1. fejezet - Passzív biztonsági rendszerek
Vissza		Előre

1. fejezet - Passzív biztonsági rendszerek

Tartalom

1.1. Barényi Béla (1907-1997) a gépjárművek passzív biztonságának atyja

1.1. ábra - Barényi Béla

1907 március 1.-én Ausztriában született. Apja Eugen Barényi az Osztrák-Magyar Monarchia hadseregének pozsonyi katonai akadémián matematikát és szabadkézi rajzot tanított. Mivel a család Pozsonyban élt Barényi Béla csehszlovák állampolgár lett. 1920-ban édesanyjával áttelepült Ausztriába, ahol reáliskolában tanult.

1924-26 között a bécsi technikum tanulója. 1925-óta foglalkoztatta a népautó ötlete, melynél a kormányművet az első futómű mögé helyezte, így ütközéskor a kormánykerék tengelye nem hatol az utastérbe. A gépkocsivezető sérüléseit a nagy felületűre kormánykerék agyrésszel csökkentette. Elképzeléseiről 1929-ben a "Motor-Kritik" című újságban jelent meg cikk. 1928-ban a Steyr művek Bécsi karosszériagyárában, majd az Austro-Fiat-nál dolgozott rajzolóként. Munkát keresve megfordult Bécsben, Stuttgartban és Párizsban, majd Németországba költözött. 1934-ben Berlinben egy műszaki fejlesztő intézetnél dolgozott. Ebben az időszakban 150 gépjármű technikai szabadalmat jelentett be.

1939-után a Mercedesnél helyezkedett el. Csehszlovák állampolgársága miatt nem kellet bevonulni katonának. 1940-től német állampolgár, de gyermekkori csípőízületi gyulladás okozta mozgáskorlátozottsága miatt mentesítést kapott katonai szolgálat alól. A gyárat ért bombatámadások után 1944-től otthon dolgozott. Az amerikai katonai megszállás miatt 1945 szeptemberétől elvesztette állását, de a Daimler-Benz vezetőségével tartotta a kapcsolatot. 1948-ban ismét alkalmazta a gyár fejlesztőmérnökként. Az általa tervezett "Terracruiser" biztonsági megoldásai a mai konstruktőrök számára is példaértékűek.

1948 -ban rajzolta meg a később szabadalmaztatott motorháztető alá rejtett ablaktörlő tengelyt, mely az elgázolt gyalogosok sérüléseit csökkenti. Ezt csak 37 évvel később, az S-osztályú Mercedesnél valósították meg. 1947-ben fejlesztette ki a biztonsági kormánykereket, melyet nagy felületű rugalmas agyrésszel látott el. Azt tartotta jónak, ha a kormánykereket a kormánygéppel minden irányból rugalmas és becsuklásra alkalmas tengely köti össze. Tíz pontban foglalta össze a biztonsági kormányberendezéssel szemben támasztható követelményeket. 1963-ban szabadalmaztatta a biztonsági kormányoszlopot, mely ütközéses baleseteknél nem hatol az utastérbe. A Barényi féle biztonsági kormányberendezést a 200-as és a 250-es Mercedes típusokba szerelték be, melyek szériagyártása 1968-ban kezdődött.

A legjelentősebb szabadalma a deformációs zóna, melyet 1951-ben DBP 854.157 számon nyújtotta be. Ez az ütközés mozgási energiáját deformációs munkává alakítja, ezzel mérsékelhetők a sérülések. A túlélési teret biztosító merev utastér előtt és mögött deformációs zónákat alakított ki. Szabadalomként 1952 I. 23.-án ismerték el. Az 1959-ben elkezdődő ütközési kísérletek igazolták elképzelését.

1.2. ábra - Barényi Béla szabadkézi rajza a deformációs zónáról.

1.3. ábra - A deformációs zóna szabadalmi okirata.

1.4. ábra - A deformációs zóna első alkalmazása

1.5. ábra - A gépkocsi elején és hátulján a deformációs zóna alakítja át a mozgási energiát.

Szabadalmai közül sokat csak akkor hasznosítottak, amikor lejárt a védettség. Jó példa a Porsche 911 Targa-ba 1967-óta beépített védőkeretet, amely borulás esetén védi az utastérben lévő személyeket. Ezt Barényi 1949-ben szabadalmaztatta. Sok esetben az autógyárak minden következmény nélkül megsértették szabadalmi jogát, melyet több esetben hosszas pereskedés után tudott érvényesíteni. Ez történt a Ford-dal is.

A Daimler-Benznél 1955-től a távlati-fejlesztési osztályvezető, majd 1965-től főosztályvezető. 1972-ben vonult nyugállományba. Munkásságát egyre szélesebb körben ismerték el. 1967-ben a Rudolf Diesel érem arany fokozatát kapta. 1981-ben a Technika és az Alkalmazott Természettudományok Aacheni és Müncheni Díjával tüntették ki. 80. születésnapján Sindelfingen főpolgármestere emlékplakettet nyújtott át. Több városban utcát neveztek el róla. 1989-ben Ausztriában professzori címet adományoztak neki. 1994-ben Detroitban felvették az "Automotive Hall of Fame" az autóipar legkiemelkedőbb feltalálóinak sorába. Világhírű magyar származású konstruktőr és feltaláló 2500 szabadalmat mondhatott magáénak. Kilencven éves korában Németországban hunyt el.

1.2. Bevezetés: a gépjárművek biztonsága

A gépjárművek aktív és a passzív biztonságát a hetvenes évek óta különböztetik meg egymástól. Az aktív biztonság tárgykörébe tartoznak azok a műszaki megoldások és intézkedések, melyek a közlekedési balesetek bekövetkezését hivatottak elhárítani. Ebbe a csoportba sorolhatjuk be például egyebek között a nagy teljesítményű fényszóró rendszereket, a szervokormányokat, az ABS és az ESP rendszereket. Ezeknek az egységeknek a baleset bekövetkezése előtt kell működniük.

A passzív biztonság tárgykörébe tartoznak azok a műszaki megoldások, intézkedések, melyek egy baleset bekövetkezése során és ezt követően a gépkocsiban utazók és a közlekedési partnerek sérüléseinek súlyosságát hivatottak csökkenteni.

A passzív biztonság vonatkozásában a személygépkocsik és a haszonjárművek lényegesen eltérnek egymástól. Azon kívül, hogy a két különböző járműkategóriába tartozó egyedek tömege jelentősen eltér egymástól, más konstrukciós elveket alkalmaznak a kocsi testek építésénél, de jelentősen különböznek a lökhárítók magassági méretei is. Ezek a tények alapvető kihatással vannak egy ütközéses balesetek következményeire. Ezek a tények indokolják azt, hogy a személygépkocsik és a haszonjárművek passzív biztonságát külön fejezetekben tárgyaljuk.

1.3. Személygépkocsik passzív biztonsága

A passzív biztonság növelése érdekében az ötvenes évek óta a személygépkocsik különböző részegységeinél végeztek fejlesztéseket. Külön fejezetekben tárgyaljuk a kocsiszekrények ütközési jellemzőit, a biztonsági övek, az övfeszítők, az első és az oldalsó légzsákok működését és hatásaikat, továbbá az ülésekkel kapcsolatos tudnivalókat. Előre kell bocsátani azt a fontos tényt, hogy a mechatronikai védelmi egységek működését és hatékonyságát alapvetően befolyásolják a kocsiszekrények konstrukciós kialakításai és a deformációs jellemzői.

A kocsiszekrények kialakításának fontosabb szempontjai:

Teljes élettartamában, deformáció és kifáradás nélkül viselje el az üzemszerű igénybevételeket.
A korrózióval szemben legyen minél ellenállóbb.
Ütközéses baleseteknél legyen minél nagyobb az energia elnyelő képessége, hogy az utastérben bekövetkező lassulások legyenek elviselhetők.
Minél könnyebben legyen összeszerelhető, illetve javítható a kocsiszekrény.
Nyújtson megfelelő védelmet a különböző irányú (első, hátsó és oldalsó) ütközésnél illetve borulásos baleseteknél.

1.6. ábra - A kocsiszekrények kialakításának fontosabb szempontjai.

Személygépkocsi kocsiszekrények

Az ütközéses balesetekkel kapcsolatokban a jellemzők összefoglalása:

Általánosságban megállapítható, hogy a személyi sérülések súlyossága arányos a kocsiszekrény hosszával és ebből következően a deformációs zóna hosszával.
a személyi sérülések súlyossága általában fordítottan arányos a gépkocsi tömegével. Ez azt jelenti, hogy a kisebb tömegű gépkocsikban általában súlyosabbak a bekövetkezett sérülések.

A személygépkocsikat különböző osztályokba szokták besorolni:

1.7. ábra - A személygépkocsik osztályokba sorolása

European New Car Assessment Proram:

Azonos kategóriába tartozó új személygépkocsik összehasonlítására fejlesztették ki ezt a nemzetközileg elfogadott vizsgálati módszert. Különböző irányú, és megadott feltételek szerint elvégzett ütközési vizsgálatokat hajtanak végre. Ezek kiértékelése alapján pontozzák a vizsgálatban részvevő gépkocsikat. Az összesített pontok alapján ítélik oda a csillagokat. Újabban a végső minősítésnél a gyalogos gázolás esetén elért védelmet is figyelembe veszik. Az ütközési vizsgálatoknál a gépkocsikba dummikat ültetnek be (nők, férfiak és gyermekek, gyermekülésben). Ezek fejét, felsőtestét, combját, alsó lábszárát és lábfejét érő terheléseket mérik elektronikus érzékelőkkel.

A kiértékelésnél a terhelések alapján négy- négy pont adnak az offszet frontális, és az oldalütközésnél. Két pont adnak az oszlopnak történő oldalütközésnél, mely a kocsiszekrényre nagyon koncentrált terhelést okoz.

A kiértékelés szempontjai és az ütközési sebességek is folyamatosan változnak, ezért nehéz a naprakész adatokat összefoglalni. Az alábbiakban néhány tájékoztató értéket közlünk.

Max 34 pont, (33-34 pont 5 csillag, 25 ponttól 4 csillag).

1.8. ábra - European New Car Assessment Program ütközésvizsgálatai

Az alábbiakban három jellegzetes ütközési vizsgálat részleteit foglaljuk össze.

1.3.1. Frontális ütközés:

Vizsgálati sebesség:64 km/h

Akadály:a több tonnás tömegre deformációra alkalmas alumínium lemezből készített „méhsejt” szerkezetet tesznek

Átfedés:40%.

Dummik:a két első ülésen felnőtt, hátul 1,5 és 3 éves gyermek, a gyártó által előírt gyermekülésben

Értékelés:A dummiknál mért lassulások erőhatások alapján, a kormánykerék behatolási mélysége az utastérbe, pedálok által okozott sérülések, stb.

A kocsiszekrényt úgy alakítják ki, hogy az ütközéskor ébredő erő minél több karosszéria elemel legyen megosztható és azok szilárdsága feleljen meg az ott ébredő igénybevételnek.

1.9. ábra - A kocsiszekrényt úgy alakítják ki, hogy az ütközéskor ébredő erő minél több karosszéria elemel legyen megosztható és azok szilárdsága feleljen meg az ott ébredő igénybevételnek.

1.3.2. Oldal irányú ütközés:

Az Európai és Amerika előírások egymástól eltérnek

Vizsgálati sebesség : 50 km/h

Akadály:1,5 m széles, deformációra képes alumínium lemezből készült „méhsejt” szerkezet szerelnek a 950kg tömegű kocsira (MDB = moving deformable barrier)

Átfedés:Elsődleges cél a vezető melletti ajtó

Dummik:A vezető, és hátul 1,5 és 3 éves gyermek a gyártó által előírt gyermekülésben.

Értékelés: A Dummiknál mért lassulások és erőhatások alapján

1.10. ábra - Az oldal irányú ütközésnél ébredő erők megosztása.

1.3.3. Oldal irányú ütközés oszlopnak:

Ez az ütközésvizsgálat nagy és koncentrált erőhatással jár.

Sebesség: 30 km/h

Akadály:merev akadály előírt méretű oszloppal

Átfedés:Az ütközés oldalról, a vezető fejénél

Dummik:Vezető

Értékelés:A Dumminál mért terhelések alapján

1.11. ábra - BMW X5 oldalütközése oszlopnak

1.12. ábra - BMW X5 oldalütközése oszlopnak 2

1.3.4. Hagyományos kocsiszekrények

A személygépkocsik lemezből sajtolt önhordó kocsiszekrényekkel készülnek. Folyamatosan törekszenek arra, hogy megfeleljenek az egyre nagyobb mechanikai igénybevételeket jelentő ütközésvizsgálatoknak méghozzá úgy, hogy tömegük lehetőleg csökkenjen. Ez azért nagyon fontos, mert az igények folyamatos bővülése miatt egyre több kényelmi és komfort berendezéseket építenek be a gépkocsikba. Ezt a gyárak az össztömeg növekedése nélkül igyekeznek megvalósítani. Az egyre kifinomultabb számítógépes programokkal úgy alakítják ki a kocsiszekrényeket, hogy azok szilárdsága minden részegységnél a fellépő mechanikai terheléseknek feleljen meg.

Hagyományos acél lemezből készült karosszéria szelvényei az adott hely mechanikai terheléseihez és az ütközési kísérletek igénybevételeihez igazodnak.

1.13. ábra - Hagyományos acél lemezből készült karosszéria szelvényei az adott hely mechanikai terheléseihez és az ütközési kísérletek igénybevételeihez igazodnak.

1.4. Új anyagok és technológiák alkalmazása

A súlycsökkentés úgy valósítható meg, ha egyre nagyobb részarányban alkalmaznak nagy szilárdságú mikro-ötvözött acélokat, illetve könnyűfém ötvözeteket. Ez együtt jár újabb technológiák alkalmazásával. Meg kell említeni a „Taylored blanc” illetve a „bake hardening” módszereket. Világszerte leggyakrabban az angol elnevezéseket alkalmazzák ezeknél.

A „Taylored blanc” (kiszabott lemezdarabok) kifejezés például azt jelenti, hogy szakítottak azzal a méretezési elvvel, hogy a legnagyobb igénybevételnek megfelelő lemez vastagságot alkalmazzák a teljes karosszéria elem gyártásánál. Az ilyen elven gyártott részegység bár úgy tűnik, hogy egyetlen darabból készült, de ez csak a látszat. Különböző vastagságú és eltérő módon ötvözött lemezdarabokat hegesztenek össze lézerrel. Ebből vágják ki és sajtolják a megfelelő alakra a karosszéria elemet. Így aztán mindenhol pontosan olyan szilárdságú és vastagságú amilyennek lennie kell, miközben tömege a lehető legoptimálisabb.

A „bake hardening” eljárással kapja meg a mikro-ötvözött anyagokból gyártott karosszéria a szilárdságát. A víz bázisú festékek alkalmazása miatt a szárítás eleve nagyobb hőmérsékleten történik. Ezt a hőmérsékletet úgy választják meg, hogy a szárítás utáni lassú lehűlés egy nemesítő hőkezelésnek felel meg, mely megadja a kocsiszekrénynek a végleges szilárdságát. Ehhez persze a javító iparnak is alkalmazkodni kell, hiszen egy baleseti karosszéria sérülés nehezebben javítható a sprődebb anyag miatt. Ha ezen a problémán melegítéssel igyekeznek segíteni, mi lesz a szilárdsággal?

1.14. ábra - A karosszéria gyártásnál egyre nagyobb részarányban alkalmaznak könnyűfém ötvözeteket és nagy szilárdságú mikro-ötvözött

Speciális anyagok alkalmazása a karosszéria gyártásban

A BMW 5-ös (E60) acél karosszéria lehet egy jó példa a speciálisan erre a célra kifejlesztett anyagok alkalmazására.

1.15. ábra - BMW 5 (E60) karosszériánál alkalmazott speciális anyagok.

1.16. ábra - Porsche Cayman S karosszéria.

1.5. A személygépkocsi karosszériák gyártásának új tendenciái

A környezet kímélésének egyik fontos tényezője a széndioxid kibocsátás csökkentése. A közlekedés vonatkozásában az európai autógyárak azt a kötelezettséget vállalták, hogy az 1995 és 2008 között értékesített gépkocsik széndioxid emisszióját 25%-al csökkentik. Ezért a motortechnikai fejlesztések jelentős része a tüzelőanyag fogyasztás csökkentét vette célba. Mivel egy középkategóriás gépkocsi tömegének jelentős részét, kb. 34%-át a kocsiszekrény teszi ki, célszerű a súlycsökkentés lehetőségeit behatóbban elemezni. Ebből a vonatkozásból a könnyűszerkezetes karosszériaépítésnek nagy a módon. Ez is vonzóvá teszi ez az új technológiát. A konstruktőrök tehát a gépkocsik tömegének csökkentési lehetőségével kezdtek foglalkozni. Így tehát egyre nagyobb lett a jelentősége a vegyes építésű, acélból, alumíniumból és műanyag elemek felhasználásával készülő könnyűszerkezetes autógyártásnak. A karosszériagyártásnál használatos anyagok jellemzői az alábbi táblázatban láthatók:

1.17. ábra - A karosszéria gyártásnál használatos anyagok jellemzői.

1.5.1. Alumínium, vagy vegyes építési mód?

A tüzelőanyag fogyasztást csökkentő intézkedések miatt az alumínium kocsiszekrénnyel párhuzamosan az annál olcsóbb, és könnyebb vegyes építésű kocsiszekrényeket is elkezdték fejleszteni. A különböző eltérő tulajdonságú anyagok kombinált alkalmazása miatt szükségessé váltak új rögzítés-technikai megoldások kifejlesztése. A hagyományos, rég óta széles körűen alkalmazott, hőhatással járó rögzítési eljárások, mint például hegesztés, vagy a ponthegesztés a vegyes építésű kocsiszekrényeknél nem alkalmazhatók. Ugyanis ezek az anyagok metallurgiailag nem kompatibilisek egymással. A hő bevitelt nélkülöző rögzítési eljárások kerültek előtérbe a könnyűszerkezetes, különösen a vegyes építésű karosszériáknál

Az eddig alkalmazott és a jelenleg is gyártott korszerű „mono”, vagyis csupán egyféle anyagból – acélból, vagy alumíniumból – készülő kocsiszekrények mellett egyre nagyobb teret nyer a „multi material design”, azaz többféle anyagból készülő változat. A más néven vegyes építésű karosszéria koncepciónál a különböző részek az adott igénybevételeknek legjobban megfelelő anyagból készülnek. A cél olyan kedvező árú, minimális tömegű kocsiszekrény kifejlesztése, mely nagy teherbírású és kellően merev, ugyanakkor ütközéses balesetnél nagy energia elnyelő képességű. Az ilyen kocsiszekrénynél minden részelem az ott ébredő terhelésnek a legjobban megfelelő anyagból készül. Jellemző a nagyszilárdságú és a korrózióálló anyagok, a hidroformázással, és a Tailored Blanks technológiával gyártott egységek és a több rétegű szendvics szerkezetű lemezek és a különböző könnyűfémek növekvő részaránya.

Egyre több helyen alkalmazzák a magnéziumötvözetből készült öntött elemeket, húzott profilokat és lemezeket, mert ezek az alumíniumnál is könnyebbek, így kedvezőbb tömegű szerkezet gyártható. A jelentős költségek miatt kezdetben csak a felsőbb osztályban és a kiemelten fontos típusoknál jelennek meg.

Csak a különböző szálerősítésű, különleges kompozit műagyagok teszik lehetővé, hogy a fémből készült kocsiszekrények tömegéhez képest 50%-os csökkentést lehessen megvalósítani. Jelenleg a szénszál erősítésű anyagokat alkalmazzák úgy a repülőgépeknél, sporthajóknál és a sportautóknál. Az ezzel a technológiával készülő szerkezeteknél még jelentős költséggel kell számolni.

1.18. ábra - Szénszál erősítésű műanyagból készült utastér, az első és a hátsó vázrész pedig alumíniumból.

1.5.2. Újabb rögzítési módok

A különböző rögzítési lehetőségek közül az igénybevételek, az alkalmazott anyagok és a kocsiszekrény építési módja alapján kell választani. A legfontosabb az adott részegység mechanikai terhelése, emellett az elérendő cél:

a nagy merevség,
a rezgésekkel szembeni ellenálló képesség,
a menetkomfort,
a passzív biztonsággal összefüggő nagy energiaelnyelő képesség.

A kötések szilárdságának optimalizálása gyakran az egész kocsiszekrény jobbítását is jelenti, hiszen általában ezek a konstrukció leggyengébb részei. A kocsiszekrény egyes részeinek csatlakozási pontjai jelentős kihatással vannak a tömegre. Ezért ezeknek különösen a könnyű építésű változatoknál nagy jelentősége van.

A hőhatás nélküli kötéseknek:

az átsajtolt pontkötés,
a ragasztás,
a szegecselés,
a speciális csavarkötések
vagy a felsoroltak kombinációi.

Ezek alkalmazásának különösen nagy a jelentősége a rosszul, vagy nem hegeszthető, illetve védőbevonattal ellátott anyagoknál, továbbá a különböző anyagokból, acél-, alumínium-, magnézium ötvözetek, valamint a műanyagok kombinációinál.

1.19. ábra - VW XL1 utastere szénszál erősítésű műanyagból, az első és a hátsó vázrész pedig alumíniumból készül.

1.5.3. Továbbfejlesztett vágószegecselés

Az alumínium- és magnéziumötvözetből készült elemek a kereskedelemben kapható vágószegeccsel történő egymáshoz rögzítésénél a magnéziumötvözetből készült lemeznél repedések képződtek. Ez az anyag tulajdonságával magyarázható. A fejlesztés eredményeként a szegecselésnél alkalmazott ellentartó „matrica” alakjának optimalizálásával a probléma megoldódott. Úgy végzik a szegecselést, hogy eközben a magnéziumötvözet lemeznél minimális legyen az alakváltozás. Így sikerült repedésmentes szegecskötéseket létrehozni anélkül, hogy szükség lett volna melegítésre.

Ha a vegyes építésű egység vágószegecses összeerősítésénél a szénszál erősítésű műanyag elem az alsó „matrica” felőli oldalra kerül a kötés teherviselő képessége nem megfelelő. Ennek egyik fő oka, hogy az anyag szétválik rétegekre az erősítő szálak mentén. A megfelelő kötésszilárdság elérése érdekében egy új szegecselési technológiát fejlesztettek ki, mely lehetővé teszi, hogy a „matrica” felőli oldalra is kerülhessen fáziserősítésű műanyag. Egy hüvely szerű megtámasztás lehetővé teszi, hogy a vágószegecs teljes mértékben áthatoljon az anyagon és ezután egy másik szerszámmal elperemezik a szegecs kilógó részét. Ez a záró fej a szegecskötésnek kiváló szilárdságot biztosít. A különböző anyagkombinációkhoz egymástól eltérő alakú „matricákat” és peremező szerszámokat fejlesztettek ki. Ezzel repedés, illetve szétnyílás mentes megfelelő szilárdságú kötések hozhatók létre.

1.5.4. A ragasztás

A ragasztott kötéseknél öregedési folyamattal kell számolni, melyek a szilárdsági jellemzők változásával járnak. Ez negatív hatással van egy ütközés esetén a szerkezet energiaelnyelő képességére. Ezért a ragasztást más rögzítési móddal kombinálva alkalmazzák. Illetve ennek megfelelő anyagok kombinációját alkalmazzák. Leggyakrabban a hő hatására keményedő epoxi-műgyanta alapanyagú ragasztót az EP 208-at, illetve a hidegen keményedő EP 152-t alkalmazzák. A kísérleti eredmények bizonyították, hogy a hőre keményedő ragasztott kötés szilárdsága egy acél és egy szálerősítésű műanyag egymáshoz rögzítésénél meghaladja az acél folyáshatárát. A hidegen szilárduló ragasztóanyag ennél kisebb szilárdságú kötést eredményezett. Az öregedési folyamattal arányos a kötésszilárdság. Az EP 208 -as ragasztott kötésnél nem volt kimutatható jelentős szilárdságcsökkenés. A kötésnek nagy az energia felvevő képessége és az meghaladja az alkalmazott anyagokét. Hasonló körülmények között a hideg kötésű ragasztott kötéseknél a maximális terhelőerő 50%-al csökkent a fárasztás hatására.

A különböző anyagokból (alumínium és szálerősítésű műanyag) készült szerkezetekre gyakorolt rezgések hatását is megvizsgálták. Vágószegecs, átsajtolt pontkötés csavarkötés és ezek ragasztással kombinált változatait is megvizsgálták. Átlapolt, egy kötési ponttal egymáshoz rögzített próbatesteket készítettek. Hidraulikus pulzárorral 40 Hz frekvenciás terhelésnek tették ki. A vizsgálatok során két különböző szilárdsági kategória volt megállapítható. A vágószegecses és az átsajtolt pontkötések képviselték a gyengébb kategóriát. A peremes szegecskötés és a csavarozás a rezgéseknek ellenállóbbnak bizonyult. A ragasztott és a mechanikai és kötések kombinációja a rezgéseknek 500%-al ellenállóbb kötést képvisel.

A különböző hőtágulási anyagokból készült szerkezeti egységeknél a hőmérsékletváltozás hatására belső feszültség alakul ki. Ezen kívül deformáció, horpadás is képződhet. A kísérletek során meghatározták a különböző anyagokból készített szerkezetekben hőmérsékletváltozás során keletkező feszültséget, illetve deformációt. Ezt alapvetően az alkalmazott anyagok közötti hőtágulási együtthatók közötti különbség befolyásolja. A deformáció hajlam a csatlakozórészeknél kialakított peremmel csökkenthető.

1.5.5. Hibrid karosszéria elemek acél lemezből és műanyagból

A Dow Automotive poliamidból és acél lemezből készíti az első hibrid karosszéria modult, amely az ütközéses baleseteknél a leggyakrabban sérül. Ehhez a hibrid elemhez rögzítik egyebek között a fényszórókat, a hűtőt, a motorháztető zárszerkezetét. Hosszú üvegszál erősítésű poliamidból és bemerítéses festésű acéllemezből készül ez a karosszériaelem. Betamate LESA ragasztóval egyesítik a műanyagból és az acélból készült részeket. Így könnyebb és nagyobb szilárdságú lett ez az elem, az ütközésbiztonság szempontjából is jó megoldás, kellően nagy a torziós merevsége.

1.20. ábra - A hibrid frontmodul a gépkocsi elején a kék árnyalatú rész, melyre a fényszórókat és a hűtőt is szerelik.

Az első modul a kocsiszekrény alsó és a felső hossznyúlványait köti össze. A motor beszerelése után kerül a helyére. A korábbi hibrid karosszéria (fém és műanyag kombináció) elemek szegecseléssel, illetve átsajtolt pontkötéssel készültek.

A Dow által kifejlesztett jelenlegi változat hosszú üvegszál erősítésű fröccsöntött polipropilén műanyagból és festett acél lemezekből áll, melyeket „Betamate LESA” anyaggal ragasztanak össze. Ezzel a technológiával folyamatos kötésű zártszelvényes tartórészek is kialakíthatók és így kedvezőbbek a szilárdsági jellemzői és könnyebb ez a részegység. Úgy a hajlító, mint a csavaró merevsége nagyobb. A tervezési fázisban nagyobb lesz a szabadságfok. Jó kompromisszum valósulhat így meg a költségek a tömeg és a szilárdsági jellemzők és az alakadás között. Kevesebb részből állítható elő a több célra is alkalmazható karosszéria elem. Az üveg-, illetve a karbon szál erősítés révén a szilárdság tovább növelhető.

A műanyag hordozza magában a kis tömeg és a könnyű formaadás kedvező jellemzőit. Összetett geometriai kialakítás is megvalósulhat, mely több célra is alkalmazható. Kevesebb darabból és kevesebb technológiai lépéssel állítható elő. A megfelelő merevséget és a szilárdságot pedig a fém lemez adja.

Az autóiparban az utóbbi években egyre szélesebb körben alkalmazzák a műanyag-fém hibrid elemeket. A homlokmodul a leggyakoribb ilyen egység. A normál terhelések közül a legkiemelkedőbb a motorháztető gyakori nyitása és zárása, illetve a feltörés elleni védelem.

A torziós merevséggel kapcsolatos vizsgálat eredményei látszanak az alábbi diagramon.

Az „A” részre szerelik fel a különböző egységeket, a „B” részre kerülnek a formaterv szerinti fényszórók. A motorháztetőnek, a sárvédőknek és a lökhárítónak befolyása van a kivitelére.

1.21. ábra - két részes műanyag-fém hibrid karosszéria front modul

Az „A” rész a modul külső része a „B” a belső rész, amely zárt profilokból készül. Ennél lehet tartót kialakítani a hűtőfolyadék tartálynak, illetve levegő beáramló nyílásokat kialakítani, illetve a gyalogosvédelem elemeit elhelyezni. Az A és a B részt egymáshoz ragasztják.

Az alábbiakban néhány tájékoztató értéket közlünk

1.22. ábra - a különböző technológiákkal készült hibrid modulok szilárdsági jellemzőinek összehasonlítása

Az első, úgynevezett frontmodul kívülről nem látszik, ezért az azonos platformok esetén használható az azonos frontmodul. Ez nem akadályozza a többi karosszéria rész típusonként egymástól eltérő kialakítását.

1.23. ábra - Hibrid homlokmodul

A karosszéria elemekhez különleges termoplasztikus műanyagokat fejlesztettek ki, melyeknek jó az energia elnyelő képessége és az acél lemezzel együtt megfelelő ütközésbiztonságot nyújtanak. Ilyen nagy nyúlású anyagot fejlesztett ki a BASF.

A gyalogos védelem szempontjából a lökhárítót „láb impaktor” -ral, a motorháztetőt „fej impaktor”- ral ellenőrzik és a lehető legbiztonságosabb konstrukció kialakítására törekszenek.

1.5.6. Hibrid kocsiszekrény

1.5.6.1. Audi TT hibrid karosszéria

Ennek a karosszériának az eleje alumíniumból, a hátulja acélból készült. Tömege 48% -al kisebb az acélból készült változatnál és tömegeloszlása kedvezőbb. Ezzel a konstrukciós megoldással megoldódott a túl könnyű hátsó rész okozta stabilitási probléma is. Ütközésbiztonság és az elgázolt gyalogosok védelme is hatékonyabb. A kétféle anyag (69% alumínium és 31% acél) együttes alkalmazása viszont új technológiák kifejlesztését tette szükségessé az egymáshoz rögzítésnél. Ez a kocsiszekrény változat merevebb lett és a csavaró szilárdsága 50% -al nagyobb, mint az előző modellé. A kontaktkorrózió megakadályozására a csavarokat bevonattal látták el. Az acél lemezeket pedig horganyozzák. Az acél és az alumínium közé ragasztó réteget visznek fel. Speciális csavarokkal (Flow-Drill csavarkötés) és a (kerb-kónuszos szegecsekkel) és vágószegecsekkel rögzítik össze az alumínium és az acél részt. De alkalmaznak átsajtolt pontkötéseket is.

Alumíniumból és acélból készült részekből ragasztott, csavarozott és szegecselt kötésekkel összeszerelt hibrid karosszéria (Audi TT újabb kivitel).

1.24. ábra - Alumíniumból és acélból készült részekből ragasztott, csavarozott és szegecselt kötésekkel összeszerelt hibrid karosszéria (Audi TT újabb kivitel).

1.6. A kocsiszekrény kiemelten fontos részei frontális ütközés szempontjából

1.6.1. A lökhárító

Kisebb koccanásoknál, ha az ütközési sebesség kisebb kb. 10 km/h – nál, a lökhárító megóvja a kocsiszekrény mögötte lévő részét a sérülésektől. A korszerű személygépkocsiknál speciális számítógépes programmal nagy energia elnyelő képességűre méretezik a lökhárítókat. A régebbi kivitelű, merev lökhárító ütközéskor nagy erőt ad át a hossz-nyúlványoknak. A habszivacs betét alkalmazása sem csökkent azt, csupán alakját változtatja az elmozdulás – erő diagramnak. A számítógéppel energia elnyelésre méretezett változatnál azonos körülmények között kisebb lesz a továbbadott erő és a kocsiszekrény sérülése is, ahogy az alábbi diagramon látható.

A külső műanyag burkolat mögött lévő fémből készült lökhárító rendszerint ívelt alakú és folyamatosan változó keresztmetszetű. Törekedve a súlycsökkentésre is igényesebb kivitele rendszerint hidro-formázással készül. A lökhárító és az első illetve a hátsó vázrész hossznyúlványai közé csavarkötésekkel szerelik fel.

1.25. ábra - Első és hátsó lökhárító és burkolata (Audi TT).

1.26. ábra - Az Audi TT energia elnyelésre méretezett lökhárítói és erő – elmozdulás diagramja összehasonlítva más konstrukciókkal.

1.6.2. Chrash – boksz

Ezt az energia elnyelésre méretezett elemet a lökhárító és a hossznyúlványok közé szerelik be. Az a feladata, hogy az ütközési energia jelentős részét deformációs munkává alakítsa, ezzel megóvja a mögötte lévő váznyúlványokat a deformációtól. Ha az ütközéskor deformálódott, a rögzítő csavarok bontása után ki kell kicserélni. Így gyorsan, hatékonyan és olcsón végezhető a javítás. A „chrash –box” deformációjával kisebb energiájú ütközéseknél megóvja a hossztartókat az alakváltozástól, így az nem szorul költséges karosszériahúzatással, hegesztéssel, festéssel járó javításra. Ez a kialakítás jelentős mértékben hozzájárul az olcsóbb javításhoz.

1.27. ábra - Frontális ütközéskor védelmet nyújtó csavarkötésekkel felszerelt Crash boksz és deformációja ütközéskor (Ford Fiesta).

1.6.3. Hossznyúlványok és kétszintes deformációs zóna

A karosszéria hossznyúlványai, mint befogott tartók veszik át a crash –boksz deformációja után az ütközéskor ébredő erőket. Ezek többnyire négyszög keresztmetszetű zártszelvényből készülnek. Igényesebb kiviteleknél hátrafelé fokozatosan növekszik a szelvény keresztmetszete és gyakran a lemezvastagság is, illetve egyre nagyobb szilárdságú ötvözött anyagot alkalmaznak. Ezzel érhető el, hogy a hossztartó hátsó része kellő merevségű legyen és ne hajoljon ki. Így tud csak folyamatosan részt venni a mozgási energia deformációs munkává alakításában az ütközéskor bekövetkező hosszanti erő hatására. Bizonyos előre megtervezett helyeken a hossztartóknál besajtolásokat, kikönnyítésekkel, furatokat alakítanak ki. Itt jönnek létre a deformációk, melyek a mozgási energiát alakváltozássá alakítják át. Ezek kialakításánál azt veszik figyelembe, hogy minél nagyobb legyen az energia elnyelő képesség és így az utastérben tartózkodókra minél kisebb lassulás hasson, az ütközés legyen túlélhető.

1.28. ábra - Több szintes deformációs zóna több vázelemre osztja szét a terhelő erőket.

Az Euro NCAP vizsgálatoknál bevezették az offset frontális ütközést és közben növelték az ütközési sebességet is. Ez nagyon megnövelte a hossznyúlványokra ható ütközési terheléseket. Azért, hogy ilyen körülmények között is teljesíthetők legyenek az elvárások a legtöbb autógyár a több szintes deformációs zónákat alkalmaz. Ezzel az ütközésnél ébredő erőhatások jobban szétoszthatók és könnyebb ennek megfelelő szilárdságú elemeket kialakítani.

Mivel a hosszanti vázelemek fontos szerep játszanak az ütközési energia felvételében, számos kutatást végeznek az autógyárak és a fejlesztő intézetek ezekkel kapcsolatban.

1.29. ábra - Nyolcszög szelvényű, lézer hegesztéssel gyártott tartóelem deformációja a hosszanti erő hatására

1.30. ábra - Kalap szelvényből és lemez szalagból vágó szegecseléssel gyártott tartó elemek deformációja a hosszanti erő hatására

A lökhárítóval kezdődően az előbbiekben ismertetett karosszéria elemek deformációs jellemzőinek alapvető befolyása van a biztonsági öv feszítők és az első légzsákok működésére. Mivel a gépkocsik elején jelentős méretű a deformációs zóna, az ütközés pillanatától számított 30 ms –on belül kell aktiválódjanak az első légzsákok.

1.7. A kocsiszekrény kiemelten fontos részei oldal irányú ütközés szempontjából

A személygépkocsik oldal irányú ütközésnél fontos szerepe van a „B-oszlopnak” a küszöbnek, a padlólemez kereszt irányú tartóinak, a tetőváznak és az „A-oszlopok” kereszt irányú átkötésének. Különösen akkor nagy a jelentősége az „B –oszlop” megfelelő szilárdságának, amikor az ütközés nem az oldalsó küszöb magasságában, hanem annál magasabban történik. A „B –oszlopot” megfelelő kialakítású merevítő elemekkel is ellátják. Alul a küszöb, és az ülések rögzítésére szolgáló kereszttartók, felül pedig a tetőváz támasztja meg. Úgy az első, mint a hátsó ajtók belsejében az oldalütközéskor védő többnyire kissé ferde helyzetű keresztmerevítőket szerelnek be. Ezek hajlításra és húzásra vannak igénybe véve és megakadályozzák, hogy az ütköző test az utastérbe hatoljon. Vannak olyan kivitelek is, ahol az ajtó belsejébe műanyagból készült energia elnyelő elemeket is beépítenek.

Oldal irányú ütközésnél a különböző kivitelű oldallégzsákok és a függöny légzsák nyújt védelmet. Mivel a gépkocsik oldalánál kialakított deformációs zóna nagyon keskeny, az ütközés pillanatától számított 10 ms –on belül kell aktiválódjanak az oldallégzsákok.

1.31. ábra - Az európai szabvány szerinti oldal irányú ütközés vizsgálat és az erőhatások szétosztása a különböző karosszéria elemekre.

Még nagyobb mechanikai igénybevételnek van kitéve a gépkocsi oldala akkor, amikor az ütközés nem egy másik gépkocsival, hanem fával, villanyoszloppal vagy más oszlop szerű tárggyal történik. A minél karcsúbb „B –oszlop” megvalósításának, vagy esetleg elhagyásának tehát fizikai akadályai vannak, hiszen ez az elem a passzív biztonságot alapvetően meghatározza. A B-oszlop készülhet mélyhúzott, vagy melegen alakított lemezből, illetve a „Tailored Blanks” technológiával. Nagy jelentősége van az alkalmazott anyag minőségének és a lemez vastagságnak. Általában 2 - 2,5 mm-es lemez vastagságot alkalmaznak és a deformáció csökkentés érdekében több merevítő elemmel is ellátják. Nagyobb szilárdságú anyag alkalmazásával a lemez vastagság csökkenthető.

Az ülések tartói a biztonság szempontjából a fontos elemek közé sorolandók. Ezekre szerelik fel az üléseket, melyeket ütközéses balesetnél is a megfelelő helyzetben kell tartsanak. Különösen oldal irányú ütközéskor nagy igénybevétel terheli, mert a küszöböket ezek támasztják meg hátulról és így biztosítják a megfelelő túlélési teret. Ezen kívül a biztonsági övekben keletkező erők is terhelik, amennyiben azokat az üléshez rögzítik.

Az ülések tartói hagyományos módon négy darabból készült elemként is gyárthatók, de a korszerű személygépkocsiknál „Tailored Strip” –ként, illetve „Tailored Blank” -ként is készülhetnek. Az ülés kereszttartók alakja nem túl bonyolult. Gyakran alkalmaznak nagy szilárdságú mikro-ötvözött, úgynevezett „Bake-Hardening” anyagokat, melyek szilárdságukat a festést követő, a szokásosnál nagyobb hőmérsékletű szárítás után érik el. Rendszerint ponthegesztéssel rögzítik a padlólemezhez.

Az Euro NCAP szerinti oldalütközés vizsgálatnál a kocsiszekrény hossztengelyére merőleges irányból ütköztetik az akadályt. Az amerikai US-NCAP illetve FMVSS 214 NPRM vizsgálatnál pedig 75˚-os szögben történik az ütközés. Ezt követően előre meghatározott referencia pontok benyomódását mérik meg és ez alapján történik a kiértékelés.

1.8. A haszonjárművek passzív biztonsága

1.8.1. Kisteherautó:

Ez a jármű kategória sok hasonlóságot mutat a személygépkocsikkal, annak ellenére, hogy bizonyos változatoknál már az alvázas építésmód jellemző. A kisteherautók tömege és terhelhetősége is lényegesen nagyobb, mint a személygépkocsiké. Gyakran „létra alakú” alvázakat alkalmaznak, de a kisebbek önhordó kocsiszekrénnyel készülnek.

1.8.1.1. Platós kisteherautók:

A gépes alvázra a rakomány szállítására alkalmas sík rakodó felületet, „platót” szerelnek. Oldalfalak és rögzítési pontok teszik lehetővé a rakomány rögzítését. Ez a korszerű változatoknál ma már készülhet alumínium ötvözetből is. Ez a változat sokoldalúan használható áruszállításra.

1.32. ábra - Alumínium platós kisteherautók. (IVECO Daly)

1.8.1.2. Zárt rakodóterű kisteherautók:

A személygépkocsikhoz hasonlóan az önhordó kocsiszekrény elemei többnyire lemez idomokból mélyhúzással, hajlítással, kivágással készülnek. A rakománynak nagyobb védelmet biztosít a zárt felépítmény, de az ajtónyílások korlátozzák a szállítmány méretét.

1.33. ábra - Citroën Jumper zárt rakodóterű kisteherautó

1.8.2. Teherautók biztonsága

A haszonjárművek szerkezeti kialakítására a merev, többnyire létra alakú alváz jellemző, melyre viszonylag nagy tömegű gépészeti berendezéseket, motort, sebességváltót, futóműveket, szerelnek. Az alvázra szerelt vezetőfülke viszont már lemez idomokból készül és ütközéses baleseteknél a személygépkocsikhoz hasonlóan jelenős deformációra alkalmas. Az autógyárak a biztonsági és a kényelmi szempontoknak úgy tesznek eleget, hogy az alváz és a vezetőfülke közé lengéscsillapítókat és rugókat (egyre gyakrabban légrugókat) szerelnek. Bizonyos típusoknál a felfüggesztés és a vezető rudazat frontális ütközéskor a fülke hátra mozdulását is lehetővé teszi. A merev alváz miatt a haszonjárműveknél ennek magasságában energia elnyelő képességre nem számíthatunk, ezért potenciálisan nagyobb a veszélyforrás.

1.34. ábra - Az üközéses balesetnél nagy tömege miatt potenciális veszélyt jelentő rész piros, illetve fekete

A haszonjárművek ütközéses baleseteknél egészen másként viselkednek, mint a személygépkocsik, hiszen a lényegesen nagyobb tömegük miatt nagyobb a mozgási energiájuk. A merev alváz miatt pedig kisebb az energiaelnyelő képességük. A közlekedésben résztvevők és a vezetőfülkében utazók védelmében kiegészítő egységeket szerelnek fel, melyek hatásosságát különleges vizsgálati módszerekkel ellenőrzik. Ezeknél azt is figyelembe veszik, hogy a különböző teherbírású járművek ütközési zónája egymástól eltérő magasságban van. Veszélyes balesetek közé sorolható, amikor a személygépkocsi oldalról, vagy hátulról ütközik a plató alatti alváz résznek, hiszen az súlyos fejsérüléseket okozhat (lásd 9. ábra).

1.35. ábra - A lökhárítók eltérő magassága a különböző járműkategóriák közötti ütközéses balesetnél potenciális veszélyforrás

A haszonjárműveknek történő ütközések következményeinek súlyossága a hatóságilag előírt és szabványosított aláfutás-gátlókkal csökkenthető. Ezek a korszerű haszonjárműveknél már körkörös védelmet nyújtanak. A következő ábrákon láthatók az aláfutás-gátlók.

A magasabb felépítményű haszonjárművek ütközéses baleseteknél potenciális veszélyt jelentenek az alacsonyabb személygépkocsiknak.

1.36. ábra - A magasabb felépítményű haszonjárművek ütközéses baleseteknél potenciális veszélyt jelentenek az alacsonyabb személygépkocsiknak.

1.37. ábra - Az oldalsó aláfutás-gátló az ECE R 73 szabvány szerinti kialakítása

1.38. ábra - A hátsó aláfutás-gátló ECE R 58szabvány szerinti kialakítása

1.39. ábra - Az első aláfutás-gátló kialakítása

1.40. ábra - Tehergépkocsival végrehajtott ütközésvizsgálatok

1.41. ábra - Tehergépkocsi ütköztetés merev akadálynak

1.8.3. Haszonjárművek ütközésvizsgálata

A haszonjárművekkel is különböző ütközésvizsgálatokat hajtanak végre. Amikor például a vezetőfülke teljes homlokfelülete merev akadálynak ütközik a mozgási energia deformációs munkává történő alakításában a viszonylag merev alvázon kívül a kevésbé merev vezetőfülke is részt vesz. Amikor csupán a fülke homlokfelülete ütközik az akadálynak lényegesen nagyobb deformáció következik be, ami veszélyezteti a fülkében utazókat. Bár ekkor a másik jármű platója is részt vesz az energiaátalakításban. Az igazi védelmet a légzsákok, a becsatolt biztonsági övek, továbbá a pirotechnikai feszítői adják.

1.42. ábra - Speciális ütközésvizsgálat, amikor a tehergépkocsi egy másik tehergépkocsi platójának ütközik

A vezetőfülkék biztonsági ellenőrzését speciális ütközésvizsgálatokkal végzik. Ezeknél azonban nem csak valóságos járművek ütköznek egymásnak, hanem különböző szabványosított ingákat is használnak. Ezekkel az ütközéskor elszabaduló rakományok (pl. rönkfák) hatását is tudják szimulálni és a vezetőfülke ellenálló képessége és biztonságos kialakítása ellenőrizhető. Hasonló terhelések fordulhatnak elő például erőteljes fékezéskor is. Ebbe a csoportba tartoznak a különböző, speciális, úgynevezett svédországi vizsgálatok is. A dinamikus ingás szilárdságellenőrzéseken kívül alkalmaznak jelentős túlterheléssel járó statikus vizsgálatokat is. Ilyenkor a túlélési tér beszűkülését, illetve fennmaradását tudják ellenőrizni.

1.43. ábra - A vezetőfülke tetejének túlterheléses szilárdsági vizsgálata

1.44. ábra - A vezetőfülke hátuljának ingás dinamikus szilárdsági vizsgálata

1.45. ábra - A vezetőfülke első, felső részének ingás dinamikus szilárdsági vizsgálata

1.46. ábra - A vezetőfülke első, felső részének ingás dinamikus szilárdsági vizsgálata

A következő ábrák azt bizonyítják, hogy a járművek ütközéskor bekövetkező sérülései arányosak a tömegekkel és az ütközési sebességekkel. A vezető és az utasok sérülései is hasonló arányosságot mutatnak.

1.47. ábra - Személygépkocsi ütközése nyerges szerelvénynek

1.48. ábra - Személygépkocsi és nyerges szerelvény ütközése különböző sebességgel.

1.49. ábra - Az előző ábrán látható MAN TG-A XXL nyerges szerelvény és a VW Golf IV 1,6 személygépkocsi ütközésének következményei

1.8.4. Autóbuszok passzív biztonsága

Az autóbuszok ütközés és borulás biztonságára fokozott figyelmet fordítanak, mert sok utas befogadására alkalmasak. Az ütközésvizsgálatok szempontjából is külön csoportba sorolják. Vázszerkezetük zártszelvényekből készült rácsos tartóból készül. Oldalvázra fenékvázra tetővázra, homlok és hátfalra osztható. Hasonló kivitelű a homlok és a hátfal, amelyeknél a lemez nem csak a borítás feladatát látja el. A passzív biztonság szempontjából kedvező kialakítású önhordó vázszerkezetbe szerelik be a jelentős tömegű fődarabokat (motor, sebességváltó, futóművek). A speciálisan erre a célra kifejlesztett és magyar kezdeményezésre szabványosított borulásvizsgálattal a tetőszilárdság megfelelőségét és így a túlélési tér megmaradását ellenőrzik. Városi autóbuszokra ez a vizsgálat nem kötelező.

A távolsági autóbusz önhordó vázszerkezetének jellegzetes részletei, a padlóváz csomópontjai (középen) a tető- és az oldalváz találkozása (jobb oldal)

1.50. ábra - A távolsági autóbusz önhordó vázszerkezetének jellegzetes részletei, a padlóváz csomópontjai (középen) a tető- és az oldalváz találkozása (jobb oldal)

1.51. ábra - A távolsági autóbusz ECE R66 szabvány szerint borulás vizsgálata

A borulás vizsgálatnál billenthető platformra teszik fel az autóbuszt és emelődaruval billentik fel. A szabvány szerint a szerkezet olyan kialakítású, hogy az autóbusz a tetőváz peremére essen. Az előkészítés során az ülésekbe szabványos dummykat ültetnek, melyeket két pontos biztonsági övvel rögzítették az ülésekbe.

1.8.5. Biztonsági övek és övfeszítők

A biztonsági öv feladata kezdetben az volt, hogy akadályozza meg az utasok kiesését az ütközéses baleseteknél, illetve felboruláskor. Jelenleg ennél lényegesen többet várunk el a biztonsági övektől. A hárompontos biztonsági övet automatikus csévélő szerkezettel is elláttak, mely egy bizonyos feszességet automatikusan beállít.

Ha a gépkocsi 25 – 30 km/h sebességgel ütközik merev akadálynak, a becsatolt biztonsági öv megakadályozza, hogy a fej a kormánykeréknek, illetve a műszerfalnak ütődjön. Ennél az ütközési sebességnél még nem szükséges, hogy a légzsák működésbe lépjen. Az alábbi ábrán jól látható egy ütközéses balesetnél a gépkocsi és az utasok sebességváltozása biztonsági övvel és anélkül. Ez utóbbi esetben a nagy sebességkülönbség válhat végzetessé az ember számára. A túl laza biztonsági öv is veszélyes.

1.52. ábra - A gépkocsi és utasainak lassulása biztonsági övvel és anélkül.

A becsatolt biztonsági öv védelmének hatékonyságát az övfeszítők növelik, mert ütközéskor korlátozzák a test előre csapódását. A korábbi mechanikus működésű és mechanikus lassulás érzékelővel ellátott változatokat a pirotechnikai működésűek váltották fel. Ezeket már a légzsák elektronika aktiválja.

A biztonsági öv feszítők csoportosítása:

A működtetéshez használt energia szerint:
mechanikus, (előfeszített rugó végzi a heveder feszítését)
pirotechnikai (pirotechnikai töltet hozza létre a gáznyomást, ami dugattyúval és acélsodrony kötéllel végzi a feszítést)
Biztonsági öv hevederének feszítési helye szerint:
a „B –oszlopnál” az automatikus csévélőszerkezetnél,
a biztonsági öv csatjánál (ez hatékonyabb).
A biztonsági öv kiegészítő egységei:
biztonsági öv megfogó (megakadályozza a megfeszített heveder vissza lazuását, különösen a rugóval működő változatoknál fontos)
erőkorlátozó (a hevederben ébredő erőt egy előre meghatározott értéken tartja és ezzel csökkenti a biztonsági öv okozta sérülést).

Az ütközési kísérletek jól bizonyítják a biztonsági öv feszítők hatásosságát. Hatékonyan csökkenti a fej, a medencecsont és a térd sérüléseket. A megfeszített biztonsági öv miatt az utastérben utazó személyek kezdettől fogva együtt lassulnak a kocsiszekrénnyel, így nagy mértékben csökken az őket érő terhelés. Kedvezőbb lesz a HIC érték (Head Injury Criterion = a fejet érő terhelés mérőszáma), és a mellkasra ható lassulás is mérsékeltebb. (A HIC érték a fej eredő lassulása egy adott időintervallumban egy adott összefüggéssel integrálva.) A szigorú USA törvény 1 000 HIC határértéket állapít meg 30 mph (kb. 48 km/h) sebességgel történő frontális ütközés esetén.) Ennél nagyobb terhelés már halált okoz.

A hagyományos hárompontos biztonsági övek ütközéskor a nem megfelelő feszesség miatt, azzal arányosan lehetővé teszik a test előremozdulását, majd a megfeszülés után jelentős igénybevétellel terhelik az emberi szervezetet. Ezt a hátrányos tulajdonság a biztonsági öv feszítővel kiküszöbölhető, mert az mielőtt még a hevederbe csapódna a felső test, működésbe lép és megfeszíti azt. Ha a biztonsági övet nem a kocsiszekrényhez, hanem az üléshez rögzítik, annak állításával elmozdulnak a bekötési pontok is, és így mindig optimális helyzetbe kerül.

1.53. ábra - A személygépkocsik utas visszatartó rendszerének elemei.

A fejlesztések kezdetén még alkalmaztak mechanikus érzékelővel ellátott és mechanikus működésű biztonsági öv feszítőket is. Jelenleg utas visszatartó rendszerek valamennyi eleme elektronikus működésű és a központi légzsák elektronika folyamatos öndiagnosztikai felügyelete alatt működik.

A gépkocsi ütközési folyamatát a hozzá kapcsolódó eseményeket és az utas visszatartó rendszer elemeinek működési folyamatát az alábbi ábra szemlélteti.

1.54. ábra - Egy személygépkocsi ütközése és az utas visszatartó rendszerek elemeinek működése.

1.8.5.1. Pirotechnikai övfeszítők

A „B-oszlop”-ba szerelt automatikus csévélőszerkezettel egybeépített változat Kezdetben ez a pirotechnikai övfeszítő terjedt el általánosan. Leggyakrabban a "B -ajtóoszlop” és a küszöb találkozásának közelében szerelték be. Feladata az, hogy egy bizonyos értéknél nagyobb ütközési lassulásnál, ha az a menetirányhoz képest ± 30˚-os szögben hat, a vállon átvetett biztonsági öv ágat pirotechnikai eszköz segítségével megfeszítse. A feszítés hatásosságát csökkenti a felső terelőn, a ruházaton és a csatnál létrejövő súrlódás. Ezek miatt a vállon átvetett övrészre a teljes feszítőerő harmad-, a medencecsont feletti övrészre már csak a tized része jut. Emiatt nem zárható ki a hasöv alóli kicsúszás veszélye. Így tehát kevésbé hatásos, mint amikor a biztonsági öv csatjánál helyezik el az övfeszítőt.

1.55. ábra - Lassuláskapcsolóval működő biztonsági öv feszítő a „B –oszlopba szerelve.

Az övfeszítőt működtető lassulásérzékelőt kezdetben a gépkocsi deformációs zónájába, a hossznyúlványra szerelték. 4g ütközési lassulás hatására lépett működésbe. Az érzékelő belsejébe lévő acél golyó tehetetlenségi ereje ekkor legyőzi az állandó mágnes erejét, előre csapódik és zárja a gyújtó áramkört. Ekkor működésbe lép a pirotechnikai gázfejlesztő, a nyomásnövekedés elmozdítja az expanziós csőben a dugattyút, mely a biztonsági öv csévéjére többször felcsavart bowden segítségével feszítés irányban forgatja a biztonsági öv hevederének csévéjét és megfeszíti azt. Az övfeszítőt kiegészítik egy övmegfogó szerkezettel, mely megakadályozza a biztonsági öv vissza csévélődését, amikor az övfeszítő erőkifejtése már megszűnt. Az elhasználódott állapotra az utal, hogy az expanziós cső végéről hiányzik a műanyag záró sapka és a nyíláson keresztül láthatóvá válik az acél sodrony kötél végződése.

1.8.5.2. Mechanikus ütközésérzékelővel működő pirotechnikai övfeszítő:

A VW POLO-ba és a FIAT Brava és Bravo gépkocsi típusok „B-ajtóoszlopába” szerelnek olyan pirotechnikai övfeszítőt, melynek mechanikus ütközésérzékelő egysége is ebbe a szerkezetbe van beépítve. Egy előre meghatározott küszöbértéknél nagyobb ütközési lassulásnál az ütőszög aktiválja a pirotechnikai patront, mely gázt fejleszt. Ennek hatására az expanziós csőben elmozdul a dugattyú és az acél sodrony kötél segítségével megforgatja a biztonsági öv csévedobját és az megfeszül. Az intenzív gázfejlődés dugattyúra sajtolt bowden és fogazat segítségével 10 ms-on belül megforgatja a csévéjét. Ennek hatására 150 mm-el fog megrövidülni a biztonsági öv. A fogak egymáshoz kapcsolódása ezután blokkolni fogja az automatikus visszacsévélést. Ezért a komplett biztonsági övet ki kell cserélni.

1.56. ábra - Mechanikus lassulásérzékelővel működő pirotechnikai biztonsági övfeszítő kiszerelt állapotban.

1.8.5.3. A központi légzsák elektronika által működtetett pirotechnikai övfeszítő:

Ennél a változatnál közös egységet alkot a pirotechnikai gázfejlesztő, az expanziós cső és az automatikus csévélő szerkezetet. Az expanziós cső miatt viszonylag nagy helyet igényel, ezért többnyire a „B -ajtóoszlop” belsejébe szerelik. Két pólusú, sárga színű elektromos csatlakozóval látják el. A légzsák központi elektronikája ezen keresztül tudja aktiválni. A gyújtó áramkör zárt állapotát a légzsák elektronika folyamatosan ellenőrzi. A működést követően ez az áramkör megszakad, ilyenkor az elektronika bekapcsolja a légzsák ellenőrző lámpáját. Ez az egység is a vállon átvetett biztonsági öv ágat feszíti meg.

1.57. ábra - Pirotechnikai biztonsági öv feszítő, melyet a központi légzsák elektronika működtet. az elektromos csatlakozója sárga

1.8.5.4. A biztonsági öv zárszerkezetére ható pirotechnikai övfeszítő

A kilencvenes évek közepétől egyre több gépkocsiba a biztonsági öv csatjára ható pirotechnikai feszítőt szereltek be. Ezeket általában 30 km/h-nál nagyobb ütközési sebességnél működteti a központi légzsák elektronika. Ez az egység tartalmazza a lassulásérzékelőt is. Az utastérben az első ülések közelébe szerelik be, így ütközéskor az utasokra ható lassulást érzékeli.

A pirotechnikai övfeszítőt a biztonsági öv csatjára szerelik. A központi légzsák elektronika elektromos jele aktiválja a gyújtópatront, mely felizzik és begyújtja a kb. 1 g tömegű szilárd halmazállapotú gázfejlesztő anyagot. Ekkor a nagy nyomású gáz az alumíniumból készült expanziós csőben elmozdítja a dugattyút, mely a hozzá rögzített drótkötéllel elmozdítja a biztonsági öv csatját, ezzel megfeszül a biztonsági öv. Ehhez a folyamathoz kb. 12 ms szükséges. A feszítő erő nagysága elérheti az 1 kN értéket. Az ütközést követően a még a légzsák felfújódása előtt működésbe lép az övfeszítő. Emiatt az utasok teste csak kb. 20 mm -nyit mozdul előre. Az övfeszítő nem működik, ha a gépkocsi 15 km/h-nál kisebb sebességgel ütközik az akadálynak.

Ennek az övfeszítő változatnak az előnye az, hogy 160 mm-es elmozdulás az öv mindkét ágát megfeszíti. Frontális ütközésnél lép működésbe, ha a sebesség nagyobb 20km/h-nál. Az övfeszítő gyújtófeszültségét 3-5 ms-al később követi a légzsák is, de annak sebességküszöbe 28 km/h.

1.58. ábra - A biztonsági öv csatjára ható pirotechnikai övfeszítő (BMW és Ford Escort)

Az övfeszítő gázgenerátorának műszaki jellemzőit a mellékelt táblázat foglalja össze. Az öndiagnosztika szempontjából fontos a gyújtó áramkör 2 Ω-os ellenállása, melyet a működtető elektronika a gyújtás bekapcsolásakor megmér. Az áramkör állapotát pedig folyamatosan úgy tudja mérni, hogy a „nem gyújt” küszöbértéknél kisebb áramot kapcsol rá impulzus szerűen egy nagyon rövid időre. Ez alapján megállapítható, hogy az áramkör zárt, vagy szakadt, ugyanakkor a pirotechnikai töltet garantáltan nem fog működésbe lépni. A táblázatban megadott 1,2 A –nál erősebb áramot kell az elektronikának kiadni ahhoz, hogy a gázgenerátor működésbe lépjen. Ennek hatására az ellenálláshuzal felizzik és begyújtja a pirotechnikai töltetet. Utána az áramkör szakadt. Ezt veszi észre az elektronika és bekapcsolja az ellenőrző lámát. Ha tehát folyamatosan világít a légzsák ellenőrző lámpa nem feltétlen annak hibáját jelenti. Lehet, hogy valamelyik biztonsági öv feszítőnél kell a hibát keresni. Erre vonatkozó pontos információt a műszeres diagnosztika révén szerezhetünk.

1.59. ábra - A biztonsági öv feszítőt működtető pirotechnikai gázgenerátor és működési jellemzői (Autolív)

1.8.5.5. Diagnosztikai vizsgálat:

Erre akkor kerül sor, amikor folyamatosan világít a műszerfalon elhelyezett légzsák ellenőrző lámpa. A biztonsági öv feszítők és a légzsákok diagnosztikáját az adott gépkocsi típusának megfelelő, vagy típus független berendezéssel is el lehet végezni. A diagnosztikai berendezést mindkét esetben az EOBD aljzathoz kell csatlakoztatni. A gyújtás bekapcsolása után a menüből ki kell választani a gépkocsi pontos típusát és a gyártási időpontját. Ez után következhet a felkínált menüből a légzsákrendszer kiválasztása. Ugyanis a biztonsági öv feszítő ennek része. A képernyőn megjelenik a hibakód és a felirat, mely megnevezi, hogy melyik részegység hibásodott meg. A következő oldalon kiderül a hiba oka is, hogy például valamelyik áramkör szakadt. Ez persze nem csak akkor áll fent, ha az övfeszítő elhasználódott, hanem akkor is, amikor a vezetékcsatlakozó szétcsúszott például azért, mert az ülés alá valamilyen csomagot benyomtak és emiatt széthúzódott a vezeték.

A javítás után a diagnosztikai berendezés lehetőséget ad a hibakód törlésére is.

1.60. ábra - A Würth által forgalmazott WOW diagnosztikai berendezés által feltárt biztonsági öv feszítő hiba.

Ha a légzsák rendszer hibátlan, nincs tárolt hibakód és a képernyőn megjelennek pontosan az egyes részegységek gyújtó áramköreinek ellenállásait. Ezt látjuk a következő ábrán. Ezek természetesen az adott gépkocsi típusának megfelelő értékek, hiszen a részegységek különböző beszállítóktól is érkezhetnek.

1.61. ábra - A légzsák rendszer elemeinek gyújtó áramközeinek jellemző ellenállásai.

1.62. ábra - Az Opelnél és a Suzukinál alkalmazott Tech 2 diagnosztikai berendezéssel végrehajtott vizsgálat eredménye.

1.8.5.6. Golyósoros pirotechnikai övfeszítő

Az eddig ismertetett biztonsági öv feszítőknek van egy közös hátrányuk, az expanziós cső viszonylag nagy helyigénye. Ezen az Autolív fejlesztői úgy változtattak, hogy az eddig egyenes expanziós csövet ívben meghajlították. Ezért a feszítő erő átadása nem acél sodrony huzallal, hanem golyósor közvetítéssel valósul meg. Kétféle változatban is gyártották. Eleinte mechanikus ütközés érzékelő hozta működésbe függetlenül a légzsákoktól. Ennél a szeizmikus tömeggel ellátott érzékelőt is az övfeszítő egységbe szerelték. Kezdetben ilyen változatot szereltek az Audi TT –be.

A jelenleg a gépkocsikba szerelt változatoknál a működtetést már a központi légzsák elektronika végzi. Ennek az előnye az, hogy jobban össze lehet hangolni a légzsákok és az övfeszítők működését. Az alkalmazott gázgenerátor az aktiválásától eltekintve hasonló az előző változatokéhoz. Ilyen övfeszítőket gyárt az Autolív Sopronhorpácsi gyára.

1.63. ábra - Autolív gyártmányú golyósoros pirotechnikai biztonsági öv feszítő

1.8.5.7. Bolygótárcsás biztonsági öv feszítő

Három pirotechnikai patron egymás után lép működésbe és hozza forgásba a Wankel motor dugattyújához hasonló bolygó tárcsát, mely felcsévéli és így megfeszíti a biztonsági öv hevederét. Ezt a típusváltozatot szerelik egyebek között a Skoda Fabia-ba is.

1.64. ábra - Bolygótárcsás pirotechnikai biztonsági öv feszítő

1.8.5.8. TRW ACR 1.0

A legkorszerűbb változatot villanymotoros csévélővel és pirotechnikai övfeszítővel is ellátják. A villanymotoros csévélőt az aktív biztonság egyik fontos eleme az ESP működteti, amikor a gépkocsi instabil állapotát állapítja meg. Ez az egység két irányú működtetésű. Ha mégsem következett be baleset, visszalazítja az utas által beállított értékre a biztonsági övet. Ha bekövetkezik a baleset a villanymotoros felcsévélés után még működésbe lép a pirotechnikai övfeszítő is.

1.65. ábra - A villanymotoros csévélő szerkezetből és a pirotechnikai feszítő egységből összeépített TRW ACR 1 változat

A statisztikai adatok szerint az ütközések több, mint 2/3-ad része elölről következik be.

A teljes homlokfelületű frontális ütközés 21%, az offset frontális ütközés 12,3%, melynél a gépkocsi elejének csak 40-50%-a érintkezik az akadállyal. A ferde irányú elölről bekövetkező ütközés 33,6%.

Nagy ütközési sebességnél annak ellenére, hogy becsatolták a biztonsági övet az első üléseken utazók feje a kormánykeréknek, illetve a műszerfalnak csapódik. A légzsákok frontális, vagy kissé ferde irányú ütközésnél működésbe lépnek, ha azokra szükség van.

A légzsákrendszert a biztonsági öv feszítővel hangolják össze. De tudni kell, hogy az utasok mozgási energiájának jelentős részét az övfeszítő veszi fel. A légzsák a fejet és a mellkast védi. Ütközéskor a légzsák rövid időn belül megtelik gázzal és csökkenti az első üléseken utazók sérüléseit. A rendszer az elektronika öndiagnosztikájának felügyelete alatt áll. Meghibásodás esetén világít az ellenőrző lámpa.

A statisztikai adatok szerint az ütközések több, mint 2/3-ad része elölről következik be.

1.8.6. Légzsákok

A légzsákra vonatkozó első szabadalmat 1953 ban nyújtotta be a müncheni Walter Linderer. Elképzelése szerint sűrített levegővel működött volna, azonban nem vált be. Ezt követően még csaknem két évtized telt el, amikor a Mercedes-Benz AG. 1971-ben benyújtott egy másik légzsák szabadalmat. Amikorra gépkocsiba beszerelték, további tíz évre volt szükség, hiszen ekkor már 1981-et írtak.

Először a Mercedes kínálta felár ellenében a vezetőülés elé, a kormánykerékbe beszerelt légzsákot.

1.66. ábra - Légzsák szabadalom 1951-ből

1.67. ábra - A Mercedes S osztály az első kormánykerék légzsák

A Robert Bosch GmbH. 1981-óta gyárt sorozatban légzsák és övfeszítő elektronikákat. A pirotechnikai gázgenerátorral működő légzsák egyre több európai gépkocsiban szériatartozékká vált. Az Európában eladott japán személygépkocsik közül először 1990-ben a Honda kínálta a Legend típuscsaládba opcióként a légzsákot. 1993.-tól már az első utas ülések előtt is megjelentek ezek a védelmi egységek. Eleinte a VW 400 Márka többletár ellenében kínálta a két első ülés elé a légzsákot. Opcióként rendelhető volt más a kis-kategóriájú gépkocsikba is. 1994-ben Németországban a gépkocsiknak már 20%–át szerelték két légzsákkal. Ez a részarány 2000-ben már elérte a 90%-ot. A japán autógyáraknál hasonló volt a tendencia. Az USA-ban már 1997-ben az összes új gépkocsit légzsákkal hozzák forgalomba. Az Opelekbe az első ülések elé a terepjárók kivételével 1993-tól sorozatban szereltek be légzsákokat. Gyors elterjedése a frontális ütközéseknél kifejtett hatékony védelemnek volt köszönhető.

1.8.6.1. A légzsákműködtetés és gyorsasága

A légzsák meg kell teljen gázzal addigra, amikor ütközés következtében a fej, illetve a felső test jelentősebben előre mozdul. Az elektromos gyújtás pillanatától erre kb. 30 ms-ra van szükség. A legszélső üléshelyzetet figyelembe véve eddig a test hozzávetőleg 10 cm-t mozdul előre. Az aktiválás tehát az ütközés pillanatától 10 ms on belül meg kell történjen. Ha 50 km/h-nál kisebb az ütközési sebesség egy kicsit hosszabb idő áll rendelkezésre a légzsák felfújásához. Ha a gépkocsi sebessége 20 km/h-nál kisebb nem célszerű a légzsák működtetése, hiszen ilyenkor a biztonsági öv kellő védelmet nyújt.

1.68. ábra - A központi elektronika működteti a légzsákokat és a biztonsági öv övfeszítőket

1.69. ábra - A légzsák elektronika elhelyezése az Opel Astra H gépkocsiban a kézifékkar mögött

1.8.6.2. A légzsákműködtetés változatai és biztonsága

Elektronikán kívül elhelyezett mechanikus lassuláskapcsolóvalA lassuláskapcsolót a gépkocsi deformációs zónájában, vagy az utastérben helyezik el. kb. 2-4 g ütközési lassulás hatására egy tömeg mozdul el rugó, vagy mágnes ellenében, ami érintkezőket zár. Egy különálló elektronikus áramkör látja el a diagnosztikai feladatot. Ezt a működtetési változatot csak a kezdeti időben alkalmazták.
Elektronikába szerelt lassulásérzékelővelA gépkocsi ütközésekor folyamatos működésű, analóg lassulásérzékelő adja a jelet, melyet speciálisan kialakított elektronika értékel ki. A tárolt peremfeltételekkel összehasonlítva dönt a légzsák aktiválásáról. A gázgenerátor gyújtópatronját kapcsoló tranzisztorokkal működteti. Az utastérben elhelyezett elektronika végzi a diagnosztikai feladatokat és működteti az ellenőrzőlámpát is. Ez azért kedvező megoldás és általánosan elterjedt, mert a deformációs zónában nem kell a rendszer egyetlen elemét sem elhelyezni. Nem áll fenn vezetékszakadás, vagy rövidzárlat veszélye ütközéskor. Kevesebb továbbá a rendszer részegységeinek a száma, egyszerűbb lehet a vezetékhálózat, emiatt nagyobb működési biztonság. Szennyeződések, mechanikai behatások nem veszélyeztetik a lassulásérzékelőt. Intelligens működtető algoritmussal jobban figyelembe vehetők az adott kocsiszekrény deformációs jellemzői. Egymás után több működtető fokozat is megvalósítható.

A működésbiztonság

A légzsák rendszer nem lehet érzékeny a rövidzárlatra. Nem léphet működésbe a gyújtópatron, ha a test-, vagy a pozitív vezeték zárlatos.
A kiegészítő mechanikus lassuláskapcsolók működőképességét az elektronika nem tudja ellenőrizni. Csak az ütközés után utólag derül ki az esetleges hiba. Az elektronikus változat tranzisztorainak üzemképességét a diagnosztikai áramkör felügyeli.
Ha meghibásodás történt, a műszerfalon elhelyezett légzsák ellenőrzőlámpa folyamatosan világít.
A gyújtás bekapcsolásakor néhány másodperces felvillanás jelzi, hogy az ellenőrző lámpa áramköre rendben van és ha menet közben hiba lép fel lehet számítani a figyelmeztető jelzésre.
Meghibásodás esetén a tárolt hibakódok megkönnyítik a javítást. Csak a hiba megjavítása után a diagnosztikai műszerrel törölhető a hibakód. A hibakód tároló kitörölhetetlenül megjegyzi a működtetés körülményeit. Ezt azonban csak a gyártó műszereivel olvasható ki.

1.70. ábra - Légzsák ellenőrző lámpa a jobb szélső

A légzsák működőképes kell maradjon akkor is, ha az ütközéskor a deformációs zónában elhelyezett lassuláskapcsoló vezetéke, vagy az akkumulátor kábelei elszakadnak, vagy zárlatosak lesznek.
Ha az ütközéskor kiszakad az akkumulátor, vagy elvágódik a fő kábel, akkor is működőképes kell maradjon a légzsák rendszer. Ezért energiatároló kondenzátorokat építenek be a központi elektronikába.
A légzsák érzéketlen kell legyen a környezeti elektromágneses hatásokra, továbbá a kisebb ütésekkel szemben pl. kalapácsütés, vagy felhajtás a járdaszegélyre.
A téves működtetésekkel szembeni biztonság leghatásosabban a váltakozó feszültségű gyújtással (AC-Firing) valósítható meg. A gyújtóegységbe szerelt kondenzátor az egyenfeszültséggel szemben védetté teszi a működtetést.
Az utastérben a nyomásnövekedés elviselhető értéken tartása érdekében az elektronika a vezető előtti légzsák működtetése után 18 ms késleltetéssel aktiválja a következő légzsákot. További légzsákok működtetését tudja lehetővé tenni, vagy megakadályozni bizonyos logikai áramkörök és érzékelők segítségével.
Kis ütközési sebességnél a becsatolt biztonsági öv is kielégítő védelmet biztosít, ezért felesleges a légzsák aktiválása. Megfelelő kapcsoló, vagy a szoftver kialakítása lehetőséget ad a működtetési érzékenység adott kocsiszekrényhez történő összehangolására.

1.71. ábra - A légzsák működésének fázisai

Az ütközés után a légzsák elektronika a típustól függően működtetheti:

a vészvillogót,
kireteszelheti a központi ajtózárat,
a relén keresztül megszakíthatja a benzin tápszivattyú áramkörét.
a gyárilag a gépkocsiba szerelt GSM modulon keresztül automatikusan különböző fokozatú vészhívásokat kezdeményezhet.

a pirotechnikai töltettel ellátott akkumulátorsaru segítségével megszakíthatja a tápfeszültséget (pl.: BMW).

1.72. ábra - Egy egyszerű két légzsákos rendszer kapcsolási rajza

1.8.6.3. A Bosch légzsák elektronikák generációi:

1.8.6.3.1. Az első generáció: Airbag 1

Az ütközési lassulás jelét elektronikus érzékelő szolgáltatja, melyet analóg áramkör értékel ki. Ellátták diagnosztikai rendszerrel és analóg hibatárolóval. Ennél a változatnál még a légzsákrendszer elektronikája három külön egységet alkotott, melyek:

működtető egység,
feszültség átalakító modul és
energiatároló egység.

1.8.6.3.2. A második generáció: Airbag 2

A piezo kristályos lassulásérzékelő jelét az elektronika analóg módon dolgozza fel. Tökéletesítették a diagnosztikai egységet. A hibakódokat EEPROM-ban tárolja. A soros csatlakozó lehetővé teszi külső diagnosztikai műszer használatát, de lehetőség van a villogókód kiolvasására is. Külön egységet képez a feszültség átalakító és az energiatároló.

1.73. ábra - Audi személygépkocsiba szerelt Bosch légzsák elektronika. A nyíl beszereléskor a menetirányba kell mutasson

1.8.6.3.3. A harmadik generáció: Airbag 3

A Robert Bosch GmBH légzsák elektronikáinak harmadik generációinál a lassulási jel feldolgozása már digitálisan történik. A biztonság érdekében két párhuzamosan bekötött (redundáns) mikroprocesszort alkalmaznak. Gyújtási jel csak akkor képződik, ha egymástól függetlenül mindkét mikroprocesszor erre utasítást ad. A diagnosztika ellenőrzi a vezetékhálózatot és részben az elektronikát is. Az öndiagnosztikai vizsgálat villogókóddal, vagy a soros csatlakozón keresztül a gépkocsi diagnosztikai műszerével lehetséges. Valamennyi elektronikus áramkör ennél a generációnál már egy közös egységet képez.

1.74. ábra - A Bosch ütközés érzékelők egyre kisebbé és megbízhatóbbá váltak

1.75. ábra - Bosch, piezoelektromos ütközés érzékelő az elektronika alaplapjához rögzítve.

1.8.6.3.4. A negyedik generáció: Airbag 4

Az elektronikában piezo kristályos lassulásérzékelőből egyet menetirányban, egyet arra merőlegesen helyeznek el. Így nemcsak a menetirányú ütközések ismerhetők fel, hanem az attól eltérő irányúak is. A jelfeldolgozás digitális.

1.8.6.3.5. A hatodik generáció: AB 6

Ennél márKözös elektronika működteti az övfeszítőket és a légzsákokat. A 6.1 változatot a Chryesler, a 6.3-at az Audi és Mercedes-Benz szerelte be. Négy egymástól független gyújtó áramkörrel rendelkezik. A hálózati feszültség megszűnését követően még 150 ms-ig működőképes.

1.8.6.3.6. A hetedik generáció: AB 7

A sorozatgyártás 1996-ban kezdődött. Az övfeszítőket és a légzsákokat egy periféria IC működteti (Peripherie-IC = PIC), mely feldolgozza az érzékelők jeleit, a feszültség átalakító és a diagnosztikai processzor feladatát is ellátja. Működteti az ellenőrzőlámpát is. Analóg csatlakozón keresztül fogadja az ülés foglaltság érzékelő jelét. Az autógyárban a szerelősor végén programozzák be a működési jellemzőket. A 7.1 változat már az oldallégzsákok működtetésére is alkalmas.

1.76. ábra - Bosch AB 6.3

1.77. ábra - Bosch AB7

1.78. ábra - Bosch AB8E borulás érzékelővel, 20 gyújtó áramkörrel

1.8.6.4. A légzsák elektronika feladata

Az elektronika a lassulásérzékelő jelét szűri, erősíti és feldolgozza. Az észlelt érték helyességének ellenőrzésére, vagy egy másik lassulásérzékelőt, vagy egy mechanikus lassuláskapcsolót alkalmaznak. Így az elektromágneses zavar, vagy az érzékelő hiba felismerhetővé válik.

Ha a gépkocsival gödrön hajtanak át, nekimennek a járdaszegélynek, vagy ha kalapácsütés éri a kocsiszekrényt egy szoftver-algoritmus akadályozza meg, hogy ne következzék be a légzsák-, vagy az övfeszítő működtetés.

A lassulásérzékelők különböző változatait az elektronika gyártói maguk fejlesztik ki és gyártják. Az egyik változat belsejében például két 4 x 8 mm -es kerámia lapka fog közre egy piezo kristályt, mely a lassulással arányos analóg jelet ad. Az érzékelő foglalatába szerelik be az erősítő és a szűrő áramkört is. A már felerősített és szűrt jelet digitalizálja az A/D átalakító, és a jel kiértékelését a mikroprocesszor végzi. Ez alapján két fontos kérdésre kell választ adni:

kell -e működtetni a légzsákot, és ha igen,
mikor kell bekövetkezzék a gyújtás.

Sajnos ezek meghatározására nincs egyszerű matematikai összefüggés. A maximális lassulás értéke nem lehet a légzsák és övfeszítő rendszer működtetésének feltétele. Ha például 23 km/h sebességnél a lassulás átlépi a 37g értékű küszöbértéket, szükséges a légzsák működése. Ha 44,5 km/h sebességgel 30°-os szögben történik az ütközés, az előzőnél lényegesen kisebb a lassulás, mégis szükséges a légzsák működése.

Összefoglalva az mondható el, hogy az elektronika az ütközési vizsgálatoknál felvett lassulásgörbékkel hasonlítja össze az észlelt értéket és ez alapján dönt az utas visszatartó rendszer működtetéséről.

Az aktiválási időpont meghatározásának fontos kritériuma a bent ülők testének maximálisan megengedett előremozdulása. Ez az a távolság, melyet a személyek a kocsiszekrényhez viszonyított relatív elmozdulása során az ütközés kezdetétől a felfúvódott légzsákig megtesznek. Szokásos értéke 10 cm. Ebből az következik, hogy az ütközés után legkésőbb 40 ms -on belül a légzsáknak fel kell töltődnie gázzal. Ha biztonsággal 30 ms -os felfúvódási időből indulunk ki a gyújtás 10 ms -on belül kell bekövetkezzék. A működtető elektronika tehát ezen időn belül gyújtó jelet kell adjon.

Azért mert az elektronika belsejébe szerelik be a lassulásérzékelőt nagyon fontos az elektronika gépkocsiba történő beszerelésének helyzete, és rögzítése. A doboz tetején látható nyíl a menetirányt jelöli.

A légzsák működtető elektronikákat öndiagnosztikai rendszerrel látják el. Ez ellenőrzi a gyújtóvezeték, és a légzsák ellenőrzőlámpa áramkörét. A beépített hibatárolót és az ütközési adattárolót soros diagnosztikai csatlakozón keresztül lehet kiolvasni. Ha az ütközés következtében megszűnik a hálózat áramellátása, az elektronika működését és a gyújtást energiatároló kondenzátorok biztosítják.

A különböző légzsák elektronikákkal kezdetben négy, jelenleg már húsznál is több gyújtópatront lehet aktiválni. A hálózati feszültség megszűnését követően 150 ms elteltéig az energiatároló kondenzátor biztosítja a gyújtás lehetőségét.

1.79. ábra - A légzsák elektronikákba szerelt biztonsági lassuláskapcsoló fényképe és metszeti ábrája

1.80. ábra - A biztonsági lassulás kapcsoló röntgen felvétele

1.8.6.5. Bosch AB7

Az oldalsó légzsákok kifejlesztése során készült el ez a légzsák elektronika. Sorozatos beszerelése a gépkocsikba 1996-ban kezdődött. A legnagyobb újdonságot ennél az elektronikánál a „periféria IC” (PIC) jelenti.

A periféria IC működési feladatai:

feldolgozza a bemeneti jeleket,
átveszi a belső diagnosztika feladatait,
feszültség átalakítóként is működik,
ellenőrzi a gyújtóáramköröket,
működteti a négy végfokozatot,
működteti a légzsák ellenőrzőlámpát.

Ezt a típusváltozatot egy-, és kétcsatornás érzékelővel is gyártották. A megrendelő, ha igényli, az elektronika fogadja az ülésfoglaltság érzékelőinek analóg jeleit és ennek megfelelően csak ott működteti a légzsákot, ahol ül valaki. Általában drágább kivitelű gépkocsikban alkalmazták. Az elektronikát az autógyárban a szerelősor végén programozzák be, az adott gépkocsi konstrukciós jellemzőinek megfelelően.

1.8.6.6. A légzsákok váltakozó áramú (AC) gyújtása

A korábban beépített légzsák elektronikák gyújtó áramkörei egyenárammal működtek. A váltakozó áramú gyújtásnak az előnye az, hogy a téves légzsákműködtetés teljes mértékben kizárt.

Az áramkör az akkumulátor pozitív pólusától, szükség esetén a működtető elektronika pozitív kapcsán, a gyújtópatron, a működtető elektronika negatív végfokozatán, a testen keresztül záródtak az akkumulátor negatív kapcsáig. Az elektromágneses összeférhetőség javítására az áramkörbe a gyújtópatronnal sorosan még egy tekercset is bekötöttek. Ez elmaradhat, ha a gépkocsi kábelkötegének kialakításakor a káros hatásokat más módon ki tudják küszöbölni.

A váltakozó áramú gyújtásnál a tekercs helyett egy kondenzátort szerelnek be. Ezt a gyújtópatron közelében, vagy a patron kétpólusú csatlakozójába helyezik el. A kondenzátor segítségével hatástalanítható az egyenáram a légzsák aktiválása szempontjából. Ez megfelelő méretezés esetén, ha a kábelkötegben, vagy az elektronikában az akkumulátor pozitív-, vagy negatív kapcsával rövidzárlat keletkezik, megakadályozza a légzsák téves működtetését.

A gyújtást ennél az elektronikánál pozitív impulzusok sorozata fogja kiváltani. Ezt a működtető elektronika a töltő, illetve kisütő végfokozati tranzisztorok megfelelő időben történő ki- és bekapcsolásával valósítja meg. Ez az impulzus sorozat elegendő energiát juttat el a gázgenerátor gyújtópatronjának működtetésére. A végfokozati tranzisztorok ilyen kapcsolása lehetővé teszi a gyújtást a kábelköteg zárlata esetén is. A gyújtó áramkörben folyó energiát a beépített kondenzátor határolja. Az egyik gyújtópatron rövidzárlata nem eredményezi a gyújtási energia teljes kimerülését.

A váltakozó áramú gyújtást a Bosch 1993 közepétől alkalmazza, és megfelel a jövőbeli követelményeknek is. Ma már a teljesen integrális áramköröket építenek be.

1.8.6.7. Diagnosztikai vizsgálat:

A légzsákrendszer diagnosztikai vizsgálatát az adott gépkocsi típusának megfelelő diagnosztikai műszerrel lehet elvégezni. A következő típusú hibákat szokták kódolt formában kijelezni:

A kormánykerékbe épített légzsák gyújtó áramkörének ellenállása eltér az előírttól.
Az utas előtti légzsák gyújtó áramkörének ellenállása eltér az előírttól.
A működtető áramkör hibája
A gyújtó feszültség eltér a kívánatostól.
Meghibásodott az elektronika
Meghibásodott az ellenőrzőlámpa áramköre.

A légzsák működött frontális ütközés miatt.

1.8.6.8. Robert Bosch GmBH AB 8 légzsák elektronika

Ezt a változatot jelenleg is beépítik 8.4 légzsákrendszer elektronika, illetve az AB 8.4 mínus, melynél nincs fejlégzsák és az első légzsákok nem kétfokozatúak. A két elektronikának azonos, 84 pólusú az elektromos csatlakozója, de eltérő a kapocskiosztása. A kábelköteg csatlakozója sárga színű. A légzsák aktiválásának feltételeit az elektronika EEPROM-jában tárolják. Ehhez folyamatosan kiértékeli az elektronikában elhelyezett

1 db. hossz és 1 db. kereszt irányú lassulásérzékelő jelét.
A mechanikus, menetirányban beépített lassuláskapcsoló jelét
Két külső keresztirányú lassulásérzékelő jelét.

Az ütközés felismerésekor mindegyik gyújtó áramkörre feszültséget vezérel ki.

A légzsák elektronika egymást követő három ütközésnél használható. Ütközéskor a következő adatok tárolódnak:

Ütközési irány
Utas első légzsák állapot (aktív / inaktív)
Figyelmeztető jelzés,
Hány gyújtás be és kikapcsolási ciklusban volt és a hibakód.
A gyújtáskapcsoló helyzete

Az egyes gyújtó áramkörök aktiválási ideje és a működési küszöbértékek

1.81. ábra - Bosch AB8 elektronika blokkvázlata

1.8.6.9. Az AB 8.4 légzsák elektronika működése:

Az elektronikát a sebességváltó kar közelébe szerelik be. A padlólemezhez rögzítik. Két kiegészítő oldal irányú lassulás érzékelővel is ellátják, melyeket az első ülések alatti kereszttartóra szerelnek a menetirányra merőleges helyzetben. Az oldallégzsákokat újabban már az ülés háttámlájába külső szélébe szerelik. Az olcsóbb kivitelű gépkocsiknál az első utas légzsák kikapcsolható. Erre akkor van szükség, amikor gyerekülést tesznek az első ülésre a menetiránynak háttal fordítva. Ilyenkor a légzsák kikapcsolása azért fontos, mert ha aktiválódik a gyerek feje az ülés háttámlája és a gyerekülés háttámlája közé szorul, ami halálos veszélyt jelet. Erre a napellenzőre felragasztott figyelmeztető felirat is felhívja a gépkocsi használójának a figyelmét. A gyermekülést használók korában a koponyacsont ugyanis még nem elég szilárd, a légzsák viszont nagyon agresszív. A VW, az Audi és több más autógyár is a gyújtáskulccsal elfordítható kapcsolót a kesztyűtartó belsejében helyezi el. Az Alfa Romeo az utas oldali A –oszlopon helyezi el, a Honda a műszerfal végében. Ezeknél a gépkocsiknál a kapcsolóhoz csak nyitott ajtónál lehet hozzáférni. A kikapcsolt első utas légzsáknál egy figyelmeztető lámpa „passenger airbag off” felirattal folyamatosan világít. Ez ha a légzsák nincs kikapcsolva a gyújtás bekapcsolásakor 4 – 5 másodpercig világít, majd kialszik. A drágább gépkocsiknál az ülés foglaltság érzékelőt kombinálják egy transzponderes automatikus gyermekülés felismerő áramkörrel, amely az IZOFIX rendszerű gyermeküléseket automatikusan felismeri és ha azt menetiránynak háttal helyezték el automatikusan letiltja az első utas légzsák működését.

1.82. ábra - Az első utas-légzsák kulcsos kikapcsolója a kesztyűtartóban és a visszajelző lámpa a középkonzolon (Mitsubishi)

1.83. ábra - Az első utas-légzsák kulcsos kikapcsolója (Alfa Romeo)

1.84. ábra - Bosch AB8.4 légzsák elektronika

A légzsák elektronika feladatai:

Felismeri az ütközést és meghatározza a gyújtás szükséges időpontját.
Gyújtófeszültséget vezérel ki a kimeneteken keresztül és rögzíti az adatokat.
Folyamatos rendszerellenőrzést végez és hibajelzést ad meghibásodás esetén.
Tárolja a hibakódokat.
Lehetővé teszi a hibakódok kiolvasását az EOBD csatlakozón keresztül.
Az elektronika programozása is lehetővé válik.
Folyamatosan ellenőrzi a rendszerhez csatlakozó perifériális egységeket és összeveti a beprogramozott és kódolt változattal.

1.8.6.10. Öndiagnosztika és kódolás

Az elektronika folyamatosan ellenőrzi a légzsákrendszer összes elemét a következő szempontok szerint:

testzárlat,
+ zárlat
vezetékszakadás
belső ellenállás túl nagy, vagy túl kicsi.
Ha a rendszer hibátlan: a gyújtás bekapcsolásakor, az ellenőrzőlámpa 4 másodpercig világít majd kialszik. Ismételt ellenőrzéskor max. 30 másodpercig világít.
Ha a rendszer meghibásodott: a hiba felismerésétől az ellenőrző lámpa folyamatosan világít. Ha a hiba véletlenszerűen előforduló (sporadikus) és már nem áll fenn az ellenőrzőlámpa kialszik.

1.8.6.10.1. Az elektronika kódolása

Az új elektronikákat olyan kóddal szállítják, mely nem felel meg az adott gépkocsi kivitelének. Beszerelés után kódolni kell, mely előtt a kód „00000”. Az önellenőrzés során bekapcsolt gyújtás mellett ellenőrzi az elektronika, hogy kódolása megfelel –e a kivitelnek. Ha nem, „az elektronika hibásan kódolt” hibajelzés tárolódik. A kódolás az aktuális javítási utasításból tudható meg. Természetesen a hibás periféria kódjait is tárolja az elektronika. A hibakódok az adott gépkocsi típusának megfelelő-, vagy univerzálisan használható, típus független diagnosztikai műszerrel olvashatók ki.

1.8.6.10.2. A diagnosztikai műszerrel is kikapcsolható az első utas légzsák

Az első utas légzsák kikapcsolása a gépkocsi típusának megfelelő diagnosztikai műszerrel is kikapcsolható. A kulcsos kapcsoló az elektronika 81-es kapcsához csatlakozik. A két kikapcsolási lehetőség közül a diagnosztikai műszernek van prioritása és a visszakapcsolás is csak azzal végezhető el.

Az „utas légzsák kikapcsolt” ellenőrzőlámpa folyamatosan világít:

ha a kapcsoló segítségével kikapcsolták, vagy
ha a diagnosztikai műszerrel kikapcsolták az első utas légzsákot, de a gépkocsiban a bekapcsolt légzsákot kódolták.

Az elektronika a kikapcsolt utas légzsák jelet a 70-es kapcson adja ki.

1.8.6.11. A légzsák elektronika ütközési jelkimenete:

Ütközés esetén a gyújtópatronok aktiválásán kívül az ütközési jelkimeneten keresztül egy speciális négyszögjelet ad ki az elektronika. Ez az inverze a rendben lévő rendszer esetén kiadott jelnek.

Ennek segítségével:

Kireteszeli a központi zárat annak elektronikája segítségével.
Lekapcsolja a tüzelőanyag ellátást a motorelektronikán és a tüzelőanyag szivattyú reléjén keresztül.
Bekapcsolja a vészvillogót.

1.8.6.11.1. A légzsákrendszerek vezetékhálózata:

Újabban a légzsákok vezetékhálózatát sárga csatlakozókkal és figyelmeztető címkékkel is ellátják. A vezetékeket csak a gyújtás kikapcsolása után legalább egy perc várakozási idő elteltével szabad megbontani, mert a kondenzátorban tárolt energia az áramkör megszakításkor lejátszódó tranziens jelenségek hatására téves légzsák működést okozhat.

A légzsák vezetékhálózatán ellenállásméréssel csak akkor szabad hibát keresni, ha a légzsák, illetve övfeszítő gyújtóegységeinek csatlakozóit kihúztuk. A multiméter ellenállásméréskor egy kis áramot indít, mely aktiválhatja a légzsákot. Ennek elkerülése érdekében a Volvo speciális ellenállásmérőt kínál a hálózaton végrehajtandó hibakeresésekhez. Véletlenszerűen aktiválódhat a gázgenerátor akkor is, ha a műszálas ruhák viselése miatt elektrosztatikusan feltöltődve megérintik a légzsákmodul kivezetését.

1.85. ábra - Siemens légzsák elektronika csatlakozóaljzat

1.86. ábra - Siemens légzsák hálózat csatlakozó

Az akaratlan működtetés elkerülésére több légzsákmodul csatlakozójának kihúzásakor a vezetékeket rövidre zárja egy a csatlakozóba gyárilag beszerelt érintkező. Ha ilyen csatlakozó a rázkódás miatt kicsúszik, rövidzárlati hibajelzést okoz, mely hibakódként is tárolódik. A véletlenszerű aktiválás a váltakozó feszültségű gyújtással kiküszöbölhető.

A légzsák rendszer elektromos hálózatának megbontása:

Ha a gépkocsin elektromos hegesztést kell végezni, például karosszériajavítás miatt szét kell bontani a légzsákok gyújtóvezetékeit.
Ha a fényezést követő szárítás során a gépkocsit nagy hő terhelés éri a légzsákrendszer elemeit ki kell szerelni.
A légzsákrendszer elemeinek megbontását a következőképpen kell végezni:
A kormánykereket egyenes helyzetbe állítani.
A gyújtást ki kell kapcsolni és a gyújtáskulcsot kivenni.
A légzsák biztosítékát ki kell venni. (Ha a biztosíték kiszerelése után a gyújtást bekapcsolják, a műszerfalon elhelyezett légzsák ellenőrző lámpa világít.)
A légzsákrendszer vezetékhálózatának megbontása előtt legalább tíz másodpercet várni kell, mert a tápfeszültség megszűnése után a kondenzátorban tárolt energia legalább még öt másodpercig aktiválhatja a légzsákot.
A légzsák rendszer üzembe helyezésekor az előzőekben leírt műveleteket fordított sorrendben kell elvégezni.
Nem szabad más típusú gépkocsiból származó légzsákelemet javítási célból beépíteni.

Addig nem szabad a légzsákrendszert feszültség alá helyezni, ameddig az összes csatlakozó nem került a helyére.

1.8.6.12. A légzsák nem helyettesíti a biztonsági övet!

A légzsákok megjelenésével párhuzamosan egyre bonyolultabb rendszerré fejlesztették tovább a biztonsági öveket. Komfortosabbá tették használatukat, több beállítási lehetőséget biztosítanak, hogy minél jobban megfelelhessen feladatának. A légzsák nem több és nem kevesebb, mint a biztonsági övet jól kiegészítő másik biztonsági rendszer. Korábban gumival, ma izoprénnel bevont, vagy bevonat nélküli nylon szövetből (poliamid) készül a légzsák szövetanyaga. Ezen a területen az egyik legnagyobb beszállító a hamburgi PHOENIX AG.

A légzsák elektronikába beszerelt biztonsági lassulás kapcsoló és a lassulás érzékelő együttesen figyelik, hogy az ütközési energia meghalad –e egy bizonyos küszöbértéket. Az érzékelők száma, elhelyezése, működése, a kioldási küszöbérték, gépkocsitípustól függő jellemzők. Elektromos áram impulzus gyújtja meg a szilárd halmazállapotú gyújtó anyagot és az a pirotechnikai töltetet, ami gázt fejleszt, és az megtölti a légzsákot. Frontális ütközéskor az emberi test megközelítőleg a gépkocsi sebességével csapódik neki az előtte levő műszerfalnak, kormánykeréknek. Az ütközés előtt néhány milliszekundummal még azonos volt a sebességük. 40 km/h sebességű fékezetlen frontális ütközéskor 1,5 t–erő hat az emberi szervezetre. Ha például a gépkocsi 50 km/h sebességgel ütközik neki egy betonfalnak az utastérben lévőknek akkora a mozgási energiája, mintha 10 m magasról ugrottak volna le. Ez a példa is alátámasztja azt, hogy ilyen energiájú ütközés elviselésére az emberi szervezetnek segítségre van szüksége. A belső kárpitozás energiaelnyelő képessége korlátozott. Nagyobb energiájú ütközéses balesetek sértetlen túlélésének akkor van esélye, ha "utas-visszatartó" rendszereket építenek a gépkocsiba. Ezek megakadályozzák a test nagy sebességű nekiütközését a gépkocsi belső részeinek.

1.87. ábra - Ütközéskor nitrogén gázzal feltöltődött légzsákok

1.88. ábra - A baleset után leeresztett légzsákok nem akadályozzák a légzést

1.89. ábra - VW Passat légzsák hátsó részén a leeresztő nyílások piros cérnával körülvarrva

Mivel a légzsákok működésekor az utastér belső nyomása hirtelen nagyobb lesz, ami komoly megterhelést okoz az emberi szervezetre. Ezért biztosítani kell, hogy ne túl gyorsan következzék be a nyomásnövekedés, és csak akkora legyen, amekkora feltétlenül szükséges.

A felsőtest előrecsapódását a légzsák és a biztonsági öv együttesen akadályozza meg.

Ha több légzsákot szerelnek a gépkocsiba, azok működtetési sorrendje az elektronikába tárolt adatoknak megfelelően zajlik le. A kormánykerék légzsákhoz képest az első utas légzsák bizonyos késleltetéssel fog működésbe lépni. Ez érthető is mert az utas távolabb van a műszerfaltól, mint a vezető a kormánykeréktől.

1.8.6.12.1. A légzsák működés feltételei:

ahhoz, hogy a légzsák működjön, az ütközés a gépkocsi menetiránya szerinti szimmetriatengelyhez képest ± 30° –al kell bekövetkezzen.
a gépkocsi sebessége nagyobb kell legyen, 18 km/h -nál.

Elektromos jel gyújtja meg a pirotechnikai patront, ami működésbe hozza a gázgenerátort. Előre meghatározott mennyiségű forró nitrogén gáz keletkezik, mely szűrőn keresztül áramlik a légzsák szövetanyagának belsejébe és kitölti azt. Eközben kissé lehűl. A légzsák működésekor a kormánykerék agy részén a kárpitozása a megtervezett helyen felszakad a nyomásnövekedés hatására. Hasonló módon az utas előtti, rendszerint a kesztyűtartó feletti részen szakad fel a műszerfal kárpitozása.

1.8.6.12.2. A légzsákok térfogata

Európában kétféle méretű légzsákot gyártanak. A gépkocsivezető elé szerelt „Eurobag” 35 liter térfogatú, hatásossága csak akkor megfelelő, ha a hárompontos biztonsági öv az ütközés előtt be volt csatolva. Az Észak-Amerikai előírásoknak a 70 literes légzsák felel meg, mert ott hatóságilag nincs előírva a biztonsági öv becsatolási kötelezettség. (Németországban a felmérések szerint az autóban ülők 95%-a becsatolja a biztonsági övet. A halálos balesetek40%-ánál azonban nem volt becsatolva.)

1.8.7. A légzsákok gázgenerátorai

1.8.7.1. Pirotechnikai gázgenerátorok

A légzsákok beépítésének kezdetén pitotechnikai működésű gázgenerátorokat alkalmaztak. Ezeknél alumíniumöntvényből készült házba nátriumacid tablettákat helyeztek el. Ezeket a gyújtópatron hozta működésbe. Ennek belsejében a felizzó ellenálláshuzal gyújtotta be a pirotechnikai töltet, melynek szúrólángja hozta működésbe a gázfejlesztő tablettákat.

1.90. ábra - Autolív gyújtó patronok a pirotechnikai légzsákok működtetéséhez

Azok elégése során jelentős hő fejlődés közben nitrogént gáz szabadult fel. Ez töltötte fel a légzsákot nitrogén gázzal. A működésekor keletkezett hő miatt ezeknél a gázgenerátoroknál megolvadtak a műanyag vezetékcsatlakozók. Ezért nem csak a légzsákmodult, hanem a hozzá tartozó vezetéket is ki kellett cserélni a légzsák működése után. A gázgenetátor kilépő nyílásánál fém szitát építettek be, hogy a gázzal együtt ne távozhassanak izzó szilárd halmazállapotú részecskék, melyek átolvaszthatnák a légzsák poliamidból készült szövetét. Ezt a veszélyt azzal is igyekeztek elhárítani, hogy több rétegű szövete alkalmaztak. Ez nagyobb mozgási energiája révén agresszívebb az utasokkal és a vezetővel szemben. A jelentős hő fejlődés megolvasztotta a műanyagból készült csatlakozó vezetéket és a fém házról a kadmium bevonatot is. Ezért a baleset utáni javításnál a vezeték hálózat egy részét is ki kell cserélni. Ha a baleset időpontjában a vezető rövidujjas inget viselt, alkarján égési nyom keletkezett a légzsák működése miatt. Jelenleg csak acid mentes generátorok építhetők be. Az újabb légzsákoknál pedig csak minimális hő fejlődéssel járó légzsákokat építenek be.

1.91. ábra - Kormánykerékbe szerelt hagyományos pirotechnikai gázgenerátor

1.92. ábra - A pirotechnikai gázgenerátornál a hő hatás miatt megolvadt műanyagból készült elektromos csatlakozók

1.8.7.2. Hibrid működésű gázgenerátorok

Egyre szélesebb körben terjednek a hibrid gázgenerátorok. Különösen a vezető melletti ülésnél célravezető ez, ahol a légzsákot a kesztyűtartó fölé szerelik fel és a tömeg nagysága nem játszik olyan fontos szerepet, mint a kormánykerékbe beépített légzsák esetén. A sűrített gázzal működő „öko- gázgenerátor” -nál a pirotechnikát csak a gáztartály nyitásához használják. Ezután a tartályból a gáz megfelelő időzítéssel és kellő térfogattal áramlik a légzsákba. A kormánykerékbe épített gázgenerátor tórusz alakú, az első utas ülés elé beépített változatnál pedig palack alakú. Ezek az úgynevezett öko - gázgenerátorok kevésbé szigorú követelményeket támasztanak a légzsák szövetével szemben, ugyanis lényegesen kisebb a lesz működése közben a hő fejlődés. Ezért elegendő az egy rétegű szövet alkalmazása is és kissé megváltozott a légzsák szerkezetét is. A pirotechnikai gázgenerátornál a nitrogén gáz felmelegszik, majd lehűl, amikor a légzsákba áramlik. A lehűlésből adódó térfogatveszteség az öko-generátornál kisebb, mert légyegesen mérsékeltebb a hőmérséklet változás. A szükséges gázmennyiség megtervezésénél figyelembe kell venni a varratokon és a szövetanyagon átdiffundáló és a leeresztő nyílásokon távozó gáz mennyiséget is. Az öko-generátor sűrített levegővel, széndioxiddal, vagy más egyéb nemesgázok keverékével is működhetnek például argon, vagy neon.

Világviszonylatban először 1996-ban az Opel Vectra „B” -be szereltek hibrid légzsákokat. Az első utas légzsákban egy hengeres edényben 240 bar nyomáson tárolják az argon-hélium keveréket. Aktiváláskor ez tölti fel a 120 l-es légzsákot. A kormánykerék légzsákba tórusz alakú nyomástároló edényt szerelnek. A 215 bar nyomású gáz 60 l-es légzsákot fúj fel. A hibrid légzsáknak az előnye az, hogy szélesebb hőmérséklet tartományban megbízhatóbban és környezetkímélőbb módon, hő fejlődés nélkül működik.

1.93. ábra - Kormánykerékbe szerelt hibrid légzsák

1.94. ábra - Hibrid gázgenerátoros első utas légzsák

A hibrid légzsák rendszer több eleme ismételten felhasználható, mert nincs hő fejlődés, nem olvadnak meg a kábelcsatlakozók. Például az új Opel Astra (1998) második generációs légzsákjainál már fém helyett fröccsöntött műanyagból készülhetett a légzsák háza. A 30%-os súlycsökkentés részben ezzel, részben pedig mintegy 14 alkatrész elhagyásával valósulhatott meg. A hő fejlődés nélküli működés miatt a légzsák szövetanyaga egy rétegű lehet. A szilárd anyaggal működő gázgenerátorok által fejlesztett forró gáz 1 mm méretű szilárd részecskéket is magával vitt, melyhez az egyrétegű szövetanyagok az átolvadás veszélye miatt nem feleltek meg. Az új gázgenerátorok lehetővé teszik az egyrétegű szövetanyag alkalmazását, és térfogatukat is 25-30% –al csökkenteni lehet anélkül, hogy a biztonság és a hatásosság rovására menne. Ergonómiailag és a formatervezés szempontjából is jobban megfelelnek ezek a légzsákok a gépkocsi belső terének kialakításához. A kormánykerék agy része nem kell nagyobb, vagy a kelleténél domborúbb legyen. Továbbá az egy rétegű szövet miatt kisebb lett a felgyorsítandó tömeg a felfúvódáskor. Emiatt kisebb erőhatás éri az emberi az arcot. A légzsákok szövet anyaga jelenleg 470-es finomságú poliamid fonalból készül. Korábban az első légzsákokhoz még 940-es fonalat használtak.

1.8.7.3. A kormánykerék légzsák tartozéka a vezeték spirál:

A légzsák rendszer vezeték hálózatát a kocsiszekrénybe szerelik, a kormánykerék viszont mindkét irányban többször is elforgatható. A kormánykerék tengelyére szerelik fel a „vezeték spirált”, ami kellő hosszúságú műanyag szalag, melyre a légzsák működtetéséhez szükséges két eres lapos szigetelt vezetéket tartja. Az ugyanis a követelmény, hogy a légzsák elektronika és a gázgenerátor között folyamatos galvanikus kapcsolat álljon fenn. Nem alkalmazható a bizonytalan érintkezésű csúszó gyűrű.

Ha a kormánykerékre kapcsolókat is szerelnek, például rádió, vagy az automatikus sebességváltó működtetése, további érpárokat is elhelyeznek a műanyag szalagon. Az így kialakított kormánykerék spirál teszi lehetővé, hogy a középső, egyenes meneti helyzetből a kormánykereket mindkét irányba meghatározott mértékig el lehessen forgatni. Ha a megengedettnél nagyobb az elfordítás, a feltekert vezeték elszakad, vagy a másik irányba forgatva összegyűrődik.

Van olyan változata is a kormánykerék spirálnak, melynél az álló-, és a forgó részen jelöléseket helyeznek el. A mozgó jelet fogaskerekek mozgatják a kormánykerék elfordításával arányosan. A kormánykerék spirált az egyenes meneti közép állásban kell beszerelni, melyet a "NEUTRAL" felirat jelez. Ekkor az első kerekek és a kormánygép is egyenes meneti helyzetben kell legyenek. Ehhez a középhelyzethez képest mindkét irányban egyformán fordítható el a kormánykerék.

Egy másik „kormánykerék spirál” változatnál a középhelyzetben reteszelhető a forgórész. Ez megkönnyíti a beszerelést, de nem szabad utána megfeledkezni a reteszelés kioldásáról.

Gyártanak kormánykerék spirál átlátszó műanyagházas kivitelben is, melynél jól látható a vezeték elhelyezkedése.

Újabban egyre több gépkocsiban a kormánykerék spirál nem alkot külön egységet nem is szerelhető ki, hanem a kormánykerék részét képezi.

1.95. ábra - A kormánykerékbe szerelt légzsák részei

1.96. ábra - A kormánykerék spirál és vezetékcsatlakozói

1.97. ábra - Kormánykerék spirál belseje. A szélesebb érpár a légzsákhoz a keskenyebbek a kormánykerék-kapcsolókhoz tartoznak

1.98. ábra - Jelenleg több gépkocsi típusnál a spirál a kormánykerék része

1.8.7.4. Több fokozatú légzsák, kíméletesebb működés:

Az újabb fejlesztések eredménye a több fokozatú légzsák. Így ugyanis kíméletesebb lehet a működés, mert az egyes fokozatok aktiválása között az elektronika által meghatározott késleltetési idő telhet el. Ha biztonsági öv kapcsoló jeléből az állapítható meg, hogy nincs becsatolva a két légzsák fokozat egyszerre is aktiválható. A két fokozatú gázgenerátornál például, a kisebb tömegű személyeknél például elegendő, hogy csak az egyik fokozat lép működésbe. Ha nagyobb energiájú az ütközés mindkét fokozat aktiválódik. Ilyenkor azonban a pillanatnyi helyzetnek megfelelően az elektronika határozhatja meg a két fokozat működése között eltelő időt. Ennél megfelelő érzékelő alkalmazásával figyelembe tudja venni a testhelyzetet is. A beépített ülésfoglaltság érzékelő letilthatja az első légzsák működését, ha ott nem ül senki, vagy pedig gyermekülést helyeztek el. A korszerűbb ülésfoglaltság érzékelők még ütközés közben is meg tudják állapítani a test előre mozdulásának sebességét és ennek megfelelően működtetik a légzsák második fokozatát.

Két fokozatú kormánykerék légzsák a cső alakú gázgenerátor végeinél két különböző színű elektromos csatlakozón keresztül aktiválhatók a fokozatok.

1.99. ábra - Két fokozatú kormánykerék légzsák a cső alakú gázgenerátor végeinél két különböző színű elektromos csatlakozón keresztül aktiválhatók a fokozatok.

1.100. ábra - A felfúvódás gyorsaságát és a légzsák agresszivitását befolyásolja, a hajtogatás

1.8.7.4.1. Az álló légzsák körül forog a kormánykerék

Szakítva az eddigi hagyományokkal az amerikai TRW kifejlesztett olyan kormánykerék légzsákot, mely nem forog együtt a kormánykerékkel. Az álló agy részre szerelik a két fokozatú légzsákot. A két pirotechnikai gyújtó patron piros, illetve zöld színű a fényképen. E körül forog a kormánykerék. Ezzel szükségtelenné válik a kormánykerék átvezető spirál. Ezt a megoldást évekkel ezelőtt egy autó kiállításon mutatták be.

1.101. ábra - Az újabb fejlesztésű amerikai TRW változatnál a fix beépítésű légzsák körül forog a kormánykerék.

1.8.7.4.2. Egy összetett légzsák rendszer felépítése:

A fejlesztések során a személygépkocsikba szerelt légzsák rendszerek egyre kifinomultabb működésűek lettek és emiatt összetettebbé váltak. Az alábbi áttekintő ábra segíti az eligazodást. Az EOBD csatlakozón keresztül a megfelelő diagnosztikai berendezéssel lehetővé válik a vizsgálata, a kódolása, de még az első utas légzsák kikapcsolása is. Ugyanakkor más elektronikus rendszerekkel is kapcsolatban állnak, mint például a központi zár, a motor elektronika, a GSM modul, illetve a világító és jelző berendezések.

1.102. ábra - Egy összetett légzsák rendszer felépítése

1.8.7.4.3. Két fokozatú légzsák, kombinált működéssel

A több fokozatú légzsákok egyik érdekes változata, amikor a pirotechnikai és a hibrid működést kombinálják. A szilárd gázfejlesztő anyag által létrehozott nyomás kinyitja a nemesgázok keverékét tartalmazó tartály nyílását. A forró gáz az itt lévő környezeti hőmérsékletűvel elkeveredve lehűl és kedvezőbb működés valósul meg. A második fokozat is szilárd anyagos gázfejlesztéssel lép működésbe némi késleltetéssel. A következő ábra a működés egyes fázisait szemlélteti.

1.103. ábra - Két fokozatú hagyományos pirotechnikai és hibrid gázgenerátor kombinációja

1.104. ábra - Két fokozatú kombinált gázgenerátor működése

1.8.7.4.4. Két fokozatú pirotechnikai működésű kormánykerék légzsák gázgenerátor

A Autolív fejlesztőmérnökei alkották meg az alábbi képen látható két fokozatú pirotechnikai működésű, kormánykerékbe szerelhető légzsák gázgenetátort. A 60 – 80 liter közötti térfogatú légzsákot kb. 30 ms alatt tölti meg gázzal.

1.105. ábra - Autolív GDE 60 adaptív két fokozatú pirotechnikai kormánykerékbe szerelhető gázgenerátor

1.106. ábra - Ford Escort első utas-légzsák két fokozatú gázgenerátor

1.8.7.4.5. Két fokozatú pirotechnikai és hibrid működésű első utas légzsák gázgenerátorok:

Az alábbi ábrán az Autolív által gyártott, cső alakú, pirotechnikai és hibrid működésű első utas légzsák gázgenerátorok és műszaki jellemzői láthatók.

1.107. ábra - Pirotechnikai és hibrid működésű első utas légzsák gázgenerátorok

1.8.8. Ülés foglaltság érzékelők:

A légzsák rendszerek kiegészítő elemeként alkalmazzák ezeket az egységeket. Ezekkel egyrészt megakadályozhatóvá válik a szükségtelen légzsák működés, másrészt pedig a kétfokozatú légzsákok alkalmazásával lehetővé válik a kevésbé agresszív légzsák működés. Kombinálni szokták a transzponderes gyermekülés felismerő elektronikával is. Ez minden gyújtás bekapcsolásnál egy rádiófrekvenciás jelet ad ki. Az IZOFIX rendszerű gyermekülés ennek energiáját felhasználva válaszol, amennyiben a gyermekülést a menetiránynak háttal fordítva helyezték be, letiltja az első utas légzsák működését.

1.108. ábra - Egy ülésből kiszerelt foglaltság érzékelő gyermekülés felismerő egységgel kombinálva

1.8.8.1. A súlyméréses elven működő ülés foglaltság érzékelő

Az újabb légzsák rendszereknél nem csak a biztonsági öv csatjába szerelt kapcsolóval a becsatolt állapotot érzékelik, hanem a hevederben ébredő erőt is mérik. Ez az érzékelő is a csatba van szerelve. Ezekkel az információkkal egészítik ki az ülésfoglaltság érzékelőtől származó információt. Ezek együttesen fogják befolyásolni a légzsák működését.

1.109. ábra - Kiegészítő érzékelők jelei befolyásolják a légzsák működését.

1.8.8.2. Más működési elvű ülés foglaltság érzékelők:

Nem csak súlyméréses elven működő ülés foglaltság érzékelőt alkalmaznak, hanem ultrahanggal, infravörös, vagy ultraibolya sugárral működőt is. Vannak olyan változatok is, melyeknél a két utóbbi működési elv kombinációját használják fel. Ezeknél az érzékelőknél visszaverődött sugár megérkezésének az ideje más lesz, ha üres az ülés, vagy ha ül ott valaki, akiről előbb verődik vissza. Ezek az érzékelők nem csak a személy jelenlétét tudják jelezni, hanem megfelelő programmal kiegészítve még a testhelyzetét is meg tudják állapítani. Ez az információ fontos kiegészítő adat a több fokozatú légzsák működtetéséhez.

1.110. ábra - Ultrahangos ülésfoglaltság érzékelőt az ülés felett helyezik el.

Az egyre olcsóbbá váló kamerák és a képfeldolgozási szoftverek fejlesztéseinek eredményeként három dimenziós kamerát is alkalmaznak, mint ülés foglaltság érzékelőt.

1.111. ábra - s kamera, mint ülésfoglaltság érzékelő

1.8.8.3. Néhány légzsák működéssel kapcsolatos kiegészítő információ:

Első utas-légzsák nem működik ha:

diagnosztikai műszerrel kikapcsolták,
a kulcsos kapcsolóval hatástalanították,
az ülés foglaltság érzékelő üresnek értékeli, (vagyis az ülésen lévő csomag 10 kg -nál könnyebb)
felismeri gyári IZOFIX rendszerű gyermekülést, melyet menet iránynak háttal helyeztek el.

Az első légzsák gyorsabban működik ha:

nincs becsatolva a biztonsági öv,
out off position érzékelés történt, vagyis a védelem szempontjából kedvezőtlen a testhelyzet.

1.8.8.4. CAN buszos adatátvitel a légzsáknál:

A korszerű légzsák rendszerek önálló CAN busz hálózattal vannak ellátva. Az IPE-n keresztül (Intelligent Periferia Endstufe) címezhetők az egyes beavatkozó egységek. Hasonlóan a busz hálózaton keresztül érkeznek meg az információk a rendszer különböző érzékelőítől.

1.8.9. Optimalizált légzsák rendszer

Az ütközés érzékelését pontosabbá tehető kiegészítő érzékelőkkel. Elkerülhetővé válik a szükségtelen működtetés, mérséklődik a javítási költség. Jelenleg a személygépkocsik fenéklemezének legmerevebb részére, a középalagútra rögzített légzsák elektronikába szerelt lassulás érzékelő ismeri fel a gépkocsi ütközését. Bizonyos tekintetben hátrányos, mert frontális ütközéskor ébredő erő impulzusok az első hossznyúlványokon keresztül már jócskán megszűrve érkeznek ide. Ha az ütközés iránya a gépkocsi hossztengelyével nagyobb szöget zár be, a ténylegesnél lényegesen csekélyebb lassulás érzékelhető. Az ütközés előtt végrehajtott fékezés miatt ha bólint a gépkocsi, a fenéklemeznél kisebb lassulás fog hatni. Más tekintetben viszont előnyös ez a megoldás, hiszen a deformációs zóna segítségével már lecsökkent lassulást regisztrál pontosan akkorát, amekkora az utasokra hat. Az előzőekben összefoglaltak indokolttá teszik a kiegészítő ütközés érzékelő alkalmazását.

1.8.9.1. Gyorsabb és biztonságosabb ütközési jel képzés

A légzsák működtetés hagyományos jelképzéshez, melynél az ütközés érzékelő a légzsák elektronikába van szerelve, nehéz olyan algoritmus írni, mely pontosan és tévedhetetlenül dönteni tud arról, hogy szükséges –e a légzsák aktiválására, és az mikor következzen be. A megtörtént balesetek elemzései alapján megállapítható, hogy a biztonságot előtérbe helyezve gyakran kisebb ütközésnél szükségtelenül lép működésbe a légzsák. Ez olykor jelentős riadalmat és persze fizikai terhelést okoz. Ráadásul a balesetet követő javítás számláját is jelentősen növeli az elhasználódott légzsákok cseréje.

1.112. ábra - Kiegészítő ütközés érzékelők jelei befolyásolják a légzsák működését.

1.113. ábra - A frontális ütközések súlyosságának gyakorisága

Ha a gépkocsi első deformációs zónájába kiegészítő ütközés érzékelőket szerelnek, ezekkel hatékonyabban és kíméletesebben működtethetők az első légzsákok. Így az ütközésről néhány század másodperccel korábban kap információt az elektronika, ezért több idő áll rendelkezésre a jelek kiértékelésre és a légzsákok működtetésére. További előnyt jelent, hogy a nagyobb amplitúdójú lassulás jel alapján biztonságosabbá válik a döntés arról, hogy kell –e a légzsákot működtetni, vagy elegendő csak az övfeszítőt aktiválni. A különböző jelek jól összehasonlíthatók a következő ábrákon. A kiegészítő érzékelős rendszer az ütközés után 15 ms-on belül egyértelműen felismeri az ütközési energia nagyságát és elkerülhetővé válik a szükségtelen légzsák működtetés. Ha ezzel párhuzamosan még a két fokozatú gázgenerátorokat is beépítik, akkor nem lesz annyira agresszív a felfújódás. A frontális ütközéseknél védelmet nyújtó légzsákokat a láb és térd légzsákok tehetik még hatékonyabbá.

A központi légzsák elektronikában elhelyezett érzékelőtől származó ütközési lassulások jelei. A jelek színváltásánál lépett működésbe a légzsák.

1.114. ábra - A központi légzsák elektronikában elhelyezett érzékelőtől származó ütközési lassulások jelei. A jelek színváltásánál lépett működésbe a légzsák.

Hasonló körülmények között lezajlott ütközési lassulás jelek a kiegészítő ütközés érzékelőtől. Határozottabb jelképzés, biztonságosabb működés.

1.115. ábra - Hasonló körülmények között lezajlott ütközési lassulás jelek a kiegészítő ütközés érzékelőtől. Határozottabb jelképzés, biztonságosabb működés.

1.8.9.2. A kiegészítő ütközés érzékelő

Az alábbi ábrákon a kiegészítő ütközés érzékelő és annak elhelyezése látható, mely a hűtő felső vízszekrényének közelében kapott helyet. Két csavarral rögzítik.

1.116. ábra - A motortérben elhelyezett kiegészítő ütközés érzékelő.

1.117. ábra - A hűtő felső szélénél elhelyezett kiegészítő ütközés érzékelő.

A kiegészítő ütközés érzékelő jelentőségét növelik az utoléréses balesetek. Rendszerint a vezető ilyenkor erőteljesen fékez, ezért a gépkocsi eleje berugózik és az előtte lévő autó lökhárítója alá csúszik. Emiatt az ütközési lassulás érzékelése a központi légzsák elektronikában kevésbé hatékony, vagyis a tényleges ütközési energiánál csak kisebbet érzékel. Emiatt akár el is maradhat a légzsák működtetés, pedig szükség lenne rá. Ilyenkor előnyös, ha a kiegészítő ütközés érzékelőt a motortér felső részén helyezik el, ahol a tulajdonképpeni ütközés bekövetkezik. A különböző elhelyezésű érzékelők jeleinek intenzitását az előbbiekben ábrákon hasonlítottuk össze.

1.118. ábra - A kiegészítő ütközés érzékelő különösen utoléréses baleseteknél hasznos a fékezéskor bekövetkező a bólintó mozgás miatt.

A kiegészítő ütközés érzékelők új fejlesztésűek és mikromechanikai elven működnek. Az ütközési lassulást az érzékelő deformációja következtében a differenciál kondenzátoroknál bekövetkező kapacitás változás alapján tudja megállapítani az elektronika.

1.119. ábra - A kiegészítő ütközési lassulás érzékelő

1.120. ábra - Differenciál-kondenzátoros érzékelés, elektronikus kiértékelés

1.121. ábra - Differenciál-kondenzátoros érzékelés elvi működési ábrája

1.8.9.3. Pre-crash érzékelő

A gépkocsik utas védelmi rendszere úgy tehető még hatékonyabbá, ha még az ütközés előtt az elektonikus rendszer tudomására juthat a már elkerülhetetlenné váló baleset. Több idő áll ugyanis rendelkezésre az utas védelmi rendszer különböző elemeinek előkészületére, illetve működésére. Erre az érzékelésre azt a fizikai jelenséget használják fel, hogy közvetlenül az ütközés bekövetkezése előtt a kocsiszekrény felületén megnő a levegő nyomása. Az alábbi ábrán egy ilyen működési elvű pre-crash érzékelő látható.

1.122. ábra - A gépkocsi homlok felületénél elhelyezett, hirtelen légnyomás változást mérő pre-crash érzékelő.

1.8.10. További védelemi elemek frontális ütközésnél

A frontális ütközések esetén a védelmet a pedálok alatt felfúvódó, két gázgenerátoros, a Siemens által kifejlesztett láb légzsák teszi hatékonyabbá. Ez a baleset utáni mentést is megkönnyíti, mert a láb nem szorulhat az utastér deformálódó homlokfala és a pedálok közé.

A térd légzsák akkor nyújt hatékony védelmet, amikor a laza biztonsági öv has ága alól kicsúszik az illető és térdeivel a műszerfalnak ütközne.

1.123. ábra - A láb légzsák a pedálok alatt fújódik fel

1.124. ábra - A térd légzsák is a frontális ütközéseknél nyújt védelmet

1.8.10.1. Egy korszerű első légzsák rendszer működésének időzítése 56 km/h sebességű ütközésnél:

Az ütközést követő 25. millisecundumban aktiválódik a vezető légzsákja.
A 30. ms-ban felszakad a kormánykerék agy részén a kárpitozás és elkezdődik a légzsák felfúvódása.
A 35. ms-ban következik be a jobb oldali első légzsák gyújtása.
Az 55 ms-ban a kormánykerék légzsák teljesen felfúvódik és a vezető feje megérinti azt.
A 65. ms-ban a jobb oldali első légzsák is felfúvódott.
A 85. ms-ban a vezető előre mozdulása elérte a maximális értéket és elkezd távolodni a kormánykeréktől.
A 100. ms-ban az első ülésen utazó éri el a maximális előremozdulását.
Az ütközési folyamat teljes időtartama 150 ms. Ezután a légzsákokból távozik a gáz, hogy a légzést ne akadályozza.

1.8.10.2. A légzsák elektronika fejlesztés folyamata

A gépkocsikba szerelt légzsákok összetett fejlesztési folyamatok eredményei. Az ütközési folyamatok számítógépes szimulációjával párhuzamosan szükség van az ütközési kísérletek végrehajtására is. A légzsák elektronikák emberi kéz érintése nélkül, automatikus gyártó soron készülnek. A sor végén minden egyes elektronikát ütközés vizsgálatnak vetnek alá, melynek során ellenőrzik, hogy kiadta –e a gyújtási parancsot. Visszaállítva az eredeti állapotba hagyja el a gyártó sort.

1.125. ábra - A légzsák elektronika fejlesztésének folyamata.

1.8.10.3. A légzsák működésnél a gyakorlatban fellépő problémák:

Téves légzsákműködés Ennek oka lehet elektrosztatikus kisülés, vagy a kocsiszekrény alsó részét érő ütés. A probléma elhárítása a test vezeték vizsgálata, a légzsák rendszernél alkalmazott érzékelés jobbítása.
Súlyos balesetnél túl későn, vagy nem működött a légzsák Az oka lehet például szakadás az áramkörben, hibás vezeték, vagy elektromos csatlakozó. Az sem zárható ki, hogy ütközéskor a kocsiszekrény hossznyúlványa nem, vagy csak kissé találkozott az akadállyal és ezért nem volt kellő intenzitással észlelhető a lassulás. Ez a probléma kiküszöbölhető több érzékelős rendszer alkalmazásával, vagy az aláfutás lehetőségének megakadályozásával.

Agresszív légzsák működés, melynek velejárói: halláskárosodás, vagy égési sérülés. Ennek az oka lehet, hogy hibás módon egyszerre történő légzsák lépett működésbe, vagy a gázgenerátornál a gáz kiáramlása nem volt megfelelő. A probléma elhárítása: a zajszint csökkentése a légzsák hajtogatás megváltoztatásával, áttérés a több fokozatú működtetésre, ülésfoglaltság érzékelő-, illetve hibrid légzsák alkalmazása.

1.8.11. Az elgázolt gyalogosok védelme

Az ütközéses baleseteknél az utóbbi évtizedben a biztonsági öv feszítők és a légzsákok beszerelésével a gépkocsikban utazók védelme sokat javult. Az Európai Unió szakembereinek figyelme ezután a városi forgalomban elgázolt gyalogosok védelmére összpontosult. Ezt a szempontot érvényesítik az Euro NCAP vizsgálatok eredményeinek kiértékelésénél is.

1.126. ábra - Az elgázolt gyalogos testrészeinek felütközése a gépkocsira 40 km/h sebességnél

A jelenleg „divatos” rövidebb, ezért merevebb motorháztető, mely azonos méretek mellett tágasabb utasteret tesz lehetővé, az elgázolt gyalogosok számára nagyobb veszélyt jelent. A svédországi Autolív, a légzsákrendszerek egyik jelentős fejlesztője és gyártója, két új védelmi rendszerrel óvja a gyalogosokat a gázoláskor bekövetkező súlyos következményektől. Ennek azért nagy a jelentősége, mert Európában a közlekedési balesetek minden ötödik halálos áldozata olyan gyalogos, akit személygépkocsi gázolt el. Évente hétezren vesztik így életüket. Az esetek 80%-ánál a motorháztetőnek, illetve az A oszlopnak ütközéskor bekövetkező fejsérülés válik végzetessé. Az ütközési sebesség 60 km/h-nál kisebb, az átlagos sebesség 40 km/h körüli. A mérési eredmények szerint, amikor személyautó dummy-t gázol el 40 km/h sebességgel a HIC (Head Injury Criterion) érték, a fejsérülés nemzetközileg elismert mérőszáma 7000, mely hétszerese a jelenleg megengedett értéknek.

1.8.11.1. Gázoláskor megemelkedik a motorháztető

Az Autolív légzsákok és gázgenerátorainak fejlesztésénél szerzett tapasztalatait alkalmazta az új gyalogosvédelmi rendszer kifejlesztésénél. A gyalogos elgázolását a lökhárítóba szerelt kombinált érintés-, és lassulás érzékelők jelei alapján ismeri fel az elektronika. A kellő pillanatban a motorháztetőt a hátsó részéhez beépített két pirotechnikai egységgel másodperc töredéke alatt megemeli. A vékony fém lemezből készített, harmonikaszerű, működtető elem hosszát légzsák gázgenerátor 10 mm-el megnöveli. Így az elgázolt személy nem a merev motorháztetőre csapódik, hanem a megemelés távolsága, mint deformációs út csökkenti a fej felütközésének energiáját. Ez a folyamat a lökhárító megérintésétől számítva 70 ms-on belül lejátszódik. Jól vizsgázott az új rendszer az ütközési vizsgálatoknál, mert a HIC értéket 7055-ről 735-re, azaz csaknem tized részére csökkentette.

1.127. ábra - Az Autolív gyalogos védelmi rendszerénél gázgenerátor emeli meg a motorháztetőt.

1.128. ábra - Az amerikai TRW gyalogos védelmi rendszerénél gyors működésű villanymotoros mechanika emeli meg a motorháztetőt.

1.8.11.2. Légzsák a szélvédőn

A gyalogos gázoláskor az előző részben ismertetett motorház tető megemelés még hatékonyabbá tehető, ha a motorháztető alatt létrejövő résen keresztül az első szélvédőre oldalanként egy kb. 7 liter térfogatú légzsák terül. Ezeket ugyanazon érzékelők jelei alapján működteti az elektronika, melyek a motorháztető megemelésére adtak parancsot.

Ennél a védelmi megoldásnál módosított légzsákot alkalmaznak. A belső részbe bevarrt gurtnikkal az ütközési energiát nagy felületen egyenletesen osztják szét. Így nagyobb sebességnél sem ütközik merev karosszéria résznek a fej anélkül, hogy az energiát a légzsák ne csillapítaná. Így nem szükséges nagy térfogat és ezért a működés gyors lehet. Légzsák nélkül, ha például a fej az „A oszlopnak” ütközött a HIC érték elérte a 6500-at. Ez az érték a légzsák alkalmazásával 940-re csökkent. Ez is bizonyítja, hogy az életveszélyes sérülések így hatékonyan mérsékelhetők.

1.129. ábra - Az első szélvédőre terülő légzsák mérsékli a fejre ható HIC értéket

1.8.11.3. A gázolás felismerése optikai érzékelővel

A gyalogos gázolását a lökhárítóba szerelt optikai érzékelő ismeri fel. Ennek jelét az elektronika dolgozza fel és dönt a motorháztetőt megemelő a pirotechnikai, villanymotoros, vagy éppen hidraulikus rendszer működtetéséről.

1.130. ábra - A gyalogos védelmi rendszer elvi felépítése.

1.8.11.4. Adaptív védelem

A két védelmi rendszer, a motorháztető megemelése és a szélvédőre terülő légzsák egymástól függetlenül, de egymást kiegészítve is alkalmazható. Olyan adaptív rendszerré alakítható, melynél kis sebességnél csak a motorháztető emelkedik meg. Hiszen ilyenkor az elgázolt gyalogos feje a motorháztetőnek csapódik. A gépkocsi ezt követő javítása során nem kell kicserélni a légzsákot, ezért költségkímélő.

Nagyobb sebességnél, amikor a fej valószínűleg a gépkocsi szélvédőjének, vagy az A oszlopnak ütközik, a légzsák is aktiválódik. Az új védelmi rendszer alkalmazása népgazdasági szinten jelentős megtakarítást eredményez, mert a sérülések kevésbé súlyosak, az orvosi és a táppénz kiadások csökkennek, de a megmentett életek pénzben nem mérhetők.

1.131. ábra - A lökhárítóra szerelt optikai érzékelő.

1.8.11.5. Új biztonsági követelmények

A gyalogos gázolások nagy halálos áldozati részaránya és a sok életveszélyes sérülés, az Euro-NCAP t (New Car Assessment Program) is foglalkoztatja és ezért 2001-ben óta már a vizsgált gépkocsik értékelési kritériumai között is szerepel.

A baleseti statisztikák riasztó számai az EU bizottságát arra sarkallták, hogy új követelményeket fogalmazzon meg. A tervek szerint előírták, hogy a fej 35 km/h sebességgel a motorháztető 2/3-ad részére történő ütközéskor a HIC érték 1000 alatt kell maradjon, az 1/3-ad résznél pedig 2000-alatt. Várhatóan ezután az EU tagországaiban csak azokat az új modelleket lehet értékesíteni, melyek a fenti követelményeknek megfelelnek. Előírták a HIC érték ellenőrzési kötelezettségét a fej szélvédőnek ütközésekor is. Az EU –n kívül hasonló előírás bevezetését tervezi Japán is.

1.8.12. Az oldallégzsákok

Az ütközéses baleseteknek kb. 20%-a következik be oldalról. A frontális ütközések után ez a második leggyakrabban bekövetkező baleset változat. Az oldal irányból bekövetkező ütközések azonban súlyos kimenetelűek. A lényegesen keskenyebb deformációs zóna miatt néhány milliszekundumon belül az utastérbe hatol a kocsiszekrény oldalsó határoló eleme, például az ajtó. Az oldalirányú ütközésekkel szembeni védelmi rendszer, a SIPS világpremiere, 1991-ben volt. Ez a szakembereket új szabványok megalkotására sarkallta. Az oldalvédelem második fázisaként 1994-ben a gépkocsiba oldallégzsákot is beépítettek. Az első ülések háttámlájába beépített légzsák a SIPS rendszerrel együtt az oldalirányú ütközések esetén a súlyos sérülések valószínűségét mintegy 40%-al csökkentette. Ma az oldalirányú védelmet és a gyakran SIPS légzsáknak nevezett oldallégzsákot például minden Volvo gépkocsiba szériaszerűen beépítik.

Az oldallégzsákok azon szempont szerint is csoportosíthatók, hogy melyik testrészt védik. Legelőször a mellkast védő, annak latin nevéről elnevezett torax légzsákok terjedtek el. Ezt követték a medencecsontot védő és legújabban a fejet védő légzsákok, majd következtek a függöny légzsákok is. Ez már nem csak oldal irányú ütközésnél, hanem borulásnál is hatékony védelmet nyújt.

1.132. ábra - Az oldallégzsákok különböző változatai: 1. Torax légzsák a mellkast védi, 2. Cső szerű halántékot védő, 3. Függöny légzsák

A testet érő, nagy mechanikai terhelést, hatásosan csökkenti az oldallégzsák. Ennek különösen nagy dinamikával kell működnie. Azért, hogy elegendő idő álljon rendelkezésre a légzsák felfúvódására is, az elektronika 5 ms-on belül el kell döntse, hogy szükséges -e a légzsák aktiválása. A rendelkezésre álló rövid idő miatt nélkülözhetetlen az oldal irányú ütközés érzékelők (PAS) alkalmazása. Ennek jelét a központi légzsák elektronika dolgozza fel, de a biztonságos működés érdekében abba is beépítenek oldal irányú ütközés érzékelőt. Például a Bosch 7.1 elektronika változat már a végfokozatán keresztül képes volt az oldallégzsákokat is működteti.

1.133. ábra - Bosch PAS 1 (Peripherier Airbag-Sensor) az oldal irányú ütközés érzékelő.

Az oldallégzsákokat (torax légzsákok), jelenleg inkább az ülés háttámlájába szerelhetik be, ennek az előnye az, hogy az ülés állításával együtt mozdulnak és a védelem szempontjából mindig optimális helyzetben vannak. Korábban, például a Mercedesnél is az ajtókba is szereltek oldallégzsákot.

A működtetést tekintve:

vannak önálló rendszerek is, például Bosch SSU1 típusjelzésű. Ennek elektronikáját „B” ajtóoszlop közelében helyezik el. Ez egy oldallégzsák gyújtó áramkört ellenőriz és működteti.
de leggyakrabban az első légzsákokkal közös elektronika aktiválja az oldallégzsákokat is. Ez utóbbiakat azonban önálló oldal irányú ütközés érzékelőkkel látják el. Ezeket rendszerint az első ülések alá szerelik be.

Az oldallégzsák az 1995-ös modellévtől egyes típusokba szériatartozékként, míg másokba opcióként jelent meg.

Az oldalsó légzsákok az első ajtókat és küszöböket érő ütközés esetén egymástól függetlenül lépnek működésbe. Az első ülésekbe beépített két oldallégzsák önálló egységet alkot, nincs közöttük kapcsolat. Csak azon az oldalon aktiválódik, ahol az ütközés történt.

Három fő egységből áll.

Érzékelő
Gyújtó áramkör
Légzsákmodul

Kezdetben alkalmaztak a küszöb, vagy az ajtó deformációja esetén működő érzékelőket is. Ez például akkor adott jelet, amikor az ajtó kb. 2 m/s -os sebességgel nekinyomódott. Ez hozzávetőlegesen 18 km/h ütközési sebességnek felelt meg. A rendszert úgy kalibrálták, hogy a szükségtelen aktiválás elkerülhető legyen, pl. ütés az ajtón, vagy kisebb koccanás nem mozgó objektummal.

Oldalsó ütközésnél a nyomólap deformálja az érzékelő alumínium burkolatát, mely megnyomja a gyújtócsapot és beindítja a gyújtást. A gyújtáskor egy impulzus keletkezik, mely eljutva a légzsák gázgenerátorához, begyújtja a szilárd töltetet. Ezt követően a gáz egy csövön keresztül fújódik be a légzsákba. Az első gázgenerátor aktiválása azonnal bekövetkezik, a második 3 ms késleltetéssel. A légzsákok ezeknél is nitrogén gázzal töltődnek fel. Először felszakad a burkolatot, és az ülés kárpitozása, majd teljesen feltöltődik gázzal. Ebben az állapotban az ajtó kárpitozása és a mellkas közé kerül. Felfújt állapotban térfogata 12 l. Rendszerint oldallégzsákot csak olyan gépkocsi típusokba szerelnek, melyekben az első ülések előtt is vannak légzsákok.

Az oldallégzsákot ki kell cserélni, ha oldalsó ütközés esetén, vagy véletlenszerűen aktiválódott. Nem lehet javítani a rendszer elemeit sem, ezért mindig a teljes egységet kell kicserélni.

1.8.12.1. Az oldallégzsákkal kapcsolatos fontos tudnivalók:

Ha az ülés háttámlájába szerelik a légzsákot, csak a gyártó által engedélyezett öléshuzatot, illetve kárpitot szabad használni, hogy semmi ne gátolja a légzsák működését.
Az ülés háttámláján az oldallégzsák közelében nem szabad olyan tárgyakat elhelyezni, melyek annak működését befolyásolná.
Az ütközés érzékelőt az ülés alatt-, vagy mellette helyezik el. Az első üléseket kímélni kell a jelentősebb erőhatástól.

1.134. ábra - Az ülés háttámlába szerelt oldallégzsák részei

1.8.13. Függöny légzsák, az oldalirányú védelem harmadik generációja

A Vovo a fej védelmére szabadalmaztatta az Inflatable Curtain (IC) rendszert. A fej magasságában mintegy függönyként fújódik fel az "A" és a "C" ajtóoszlopok között az ütközést követően 25 ezred másodpercen belül ez a légzsák. Ennek köszönhetően az azonos oldal első és hátsó ülésén helyet foglalók fejét egyaránt védi ez a légzsák. Azt is megakadályozza, hogy borulás esetén a biztonsági övet nem használók kirepüljenek az utastérből. Egyetlen egységként a tetőkárpit alá szerelik be ezt az oldallégzsák változatot. Az IC rendszer érzékelőjét kezdetben a kocsiszekrényben oldalt helyezték el, jelenleg már a központi légzsák elektronikában található. A balesetek elemzései alapján megállapítható volt, hogy az oldalirányú ütközést elszenvedők súlyos, vagy halálos sérüléseinek 25% a fejet érte. A fej sérülésének veszélye azért igen nagy, mert nagyon közel van a gépkocsi oldalfalához, illetve az ablakhoz. A súlyos fejsérüléseket hatékonyan csökkentő rendszer kifejlesztésében a Volvo együttműködött az Autolív vállalattal, a svédországi beszállítójával.

1.135. ábra - Volvo S 80 függönylégzsák az első és a hátsó oldalablakra terül.

1.136. ábra - A függönylégzsák gázgenerátora és alatta a hátsó ülés biztonsági öv feszítője

1.8.14. A légzsákokkal kapcsolatos egyéb tudnivalók:

A légzsákokra vonatkozó figyelmeztető matricákat helyeznek el:

A szélvédőn (az első és az oldalsó légzsákra vonatkozó matricák lehetnek egyesítettek is).
A műszerfalon a vezető felőli oldalon.
A gépkocsivezető felől a "B" ajtóoszlopon akár két matrica is lehet.
Az első ülés oldalára szerelt lassulásérzékelőn.
Az ülés melletti burkolatot is ellátják oldallégzsák matricával.

Az oldallégzsák is öndiagnosztikai egységgel ellátott elektronikus rendszer. A gyújtás bekapcsolásakor a műszerfalon elhelyezett ellenőrzőlámpának három másodpercre fel kell villanni. Ha folyamatosan villog, vagy világít az hibát jelent. Márkaszervizben a gépkocsi típusának megfelelő diagnosztikai műszerrel lehet a hiba okát megállapítani. Ha a gyújtás bekapcsolásakor az ellenőrzőlámpa nem villan fel, az is hibát jelent.

A légzsák rendszer vizsgálatát és szerelését csak az erre kioktatott személyek végezhetik. A légzsák gázgenerátora pirotechnikai eszköz.

A szélvédők beragasztásához nagyobb szilárdságú ragasztó anyagot használnak a légzsákos autóknál.

1.8.15. Mercedes "X–Bag"

1995 elején az USA-ban a Detroiti Motor Show-n, és Los Angelesben is bemutatták a Mercedes légzsák tanulmányát az "X–Bag"et. Ez valójában hét légzsák rendszer együttese, melyhez a különböző jellegű balesetekhez nem kevesebb mint 17 különböző légzsákot építenek be a gépkocsiba. Természetesen elsőként kell megemlíteni az aszimmetrikus, vezető előtti és a másik első ülés előtti légzsákokat. A műszerfal alatt helyezték el térd magasságban a másik légzsákokat anélkül, hogy az ülések komfortosságát károsan befolyásolná. Ezek szerepe a lábak és a medencecsont védelme frontális ütközések esetén. Nagy térfogatú oldalsó légzsákból nemcsak két oldalra, hanem a két első ülés közé is került egy. Ezek hivatottak megakadályozni nagy energiájú oldalsó ütközések esetén a medencecsont, a koponya és a gerincoszlop sérüléseit, és a két első ülésen utazó egymásnak ütközését is. A balesetek elemzői a "B" ajtóoszlopba és a fejtámlákba is javasolták a légzsák beépítését azért, hogy a hátulról bekövetkező ütközések esetén mérséklődjék a koponya és a gerincsérülés. A hátsó ajtókba is szerelnek az előbb említett okok miatt oldalsó légzsákokat. A gyermekek miatt az ülések háttámláiba is kerülnek légzsákok, melyek a hátsó ülésen utazókat óvják.

1.137. ábra - Egyre több légzsákot szerelnek az utastérbe.

Ez a körkörös védelem továbbfejlesztett rendkívül érzékeny szenzorokat igényel, mely a gépkocsi közvetlen környezetét is folyamatosan figyeli a közeledő járművek nagyságát, irányát és sebességét. A bentülők testnagyságát, testsúlyát és elhelyezkedésüket külön érzékelők figyelik. Ennek alapján az elektronika ütközési szimulációt végez és működteti a biztonsági rendszert. Ennek megfelelően fúvódnak fel az egyes légzsákok jobban vagy kevésbé.

1.8.16. A programozott utasvisszatartó rendszerek második generációja

Eddig a konstruktőrök a biztonsági övet és a hozzá tartozó övfeszítő, övmegfogó és erőkorlátozót - rövidebb kifejezéssel élve a PRS biztonsági övet a légzsákoktól független rendszerként építették a gépkocsikba. Ez tartotta ténylegesen az ülésben az utasokat. Európában ugyanis a légzsák sokáig csak kiegészítő utasvédelmi eszköz volt, mely jelentősebb mértékben az arcot, kisebb mértékben a fejet és a felső test egy részét védte a súlyosabb sérülésektől.

A programozott utasvisszatartó rendszerek második generációján egy adaptív légzsákrendszer és egy PRS biztonsági öv rendszer egyetlen egységbe történő összeépítését tekintjük. A két intelligens rendszer egymást jól kiegészíti, mert az utast érő terhelés jobban megoszlik. Ilyen rendszert mutatott be például a Renault az 57. Nemzetközi Autókiállításon Frankfurtban a Grand Espace új egyterű gépkocsijában. A kormánykerékbe szerelt légzsák 60 literes, tehát nagyobb, mint a korábbi típusoknál beépített. Az új hajtogatásnak köszönhetően előbb felfúvódik, mint a hagyományos változatok és a gépkocsivezető mellkasa előtt nagyobb térfogatú védőpárna alakul ki. Az adaptív légzsákot egy vezérelt szeleppel is ellátják, mely egy előre meghatározott névleges nyomást tart a légzsák belsejében. Ha szükséges ezen a szelepen keresztül gáz távozhat a szabadba. A másik első ülés előtti légzsák térfogata 100 literes.

A rendszer működése négy fázisra osztható.

Az ütközés kezdeti pillanatában az elektronika a biztonsági öv feszítő pirotechnikai patronját működteti. Megfeszül a biztonsági öv, mely az utast az ülésben tartja. Gyújtófeszültséget kap az adaptív légzsák.
Az adaptív légzsák három század másodperc alatt felfúvódik és benne a nyomás stabilizálódik. Közben a biztonsági öv annál jobban megfeszül minél jobban előre mozdul a test.
Amikor a mellkas megérinti a felfúvódott légzsákot kinyílik egy előre meghatározott nyomásra beállított szelep és egy bizonyos gázmennyiség távozik a belsejéből. Ezzel egy időben működésbe lép a biztonsági öv erőkorlátozója és tehermentesíti a mellkast.
A rendszer két fontos eleme a biztonsági öv erőkorlátozója és a légzsák nyomáscsökkentő szelepe együtt fejtik ki hatásukat az ütközés utolsó század másodpercéig és felosztják a terhelést. A bordák igénybevétele ennek köszönhetően lényegesen kisebb és jelentős mértékben csökken a súlyos belső sérülések veszélye is. További előny, hogy a koponyát és a nyakcsigolyát érő erőhatás is kisebb lesz.

Ha ezt az új programozott utasvisszatartó rendszert a hagyományos egymástól függetlenül működő légzsákkal és erőkorlátozó nélküli övfeszítővel hasonlítjuk össze a mellkas sérülésének a valószínűsége az előbbinél 54 %-kal kisebb. A megállapítást a szakemberek a Renault szimulációs tesztje alapján tették. A teljes felsőtest terhelése viszont 60-70 %-kal kisebb. A baleseti statisztikákra átszámítva a második generációs programozott utasvisszatartó rendszer teljeskörű bevezetése a frontális ütközéseknél 30 %-kal csökkentené a halálos illetve a súlyos sérüléseket. 1998-tól a Renault Mégane-ba és ezt követően az összes többi Renault típusba is be fogják építeni.

1.8.17. A kombinált oldallégzsák a mellkast és a fejet is védi

A statisztikák szerint az oldalirányú ütközések a halálos kimenetelű balesetek 26 %-át a súlyos sérülések 17 %-át teszik ki. Két gépkocsi ütközése estén a leggyakoribbak a bordatörések, belső sérülések a bordák magasságában és az altest sérülései. A medencecsont sérülései ritkábban fordulnak elő. Ha a gépkocsi oldalával merev akadálynak ütközik, ami kevésbé gyakori mint az előző, fej és mellkas sérüléseket okoz.

1.138. ábra - A mellkast és a fejet együtt védő oldallégzsákok

A Renault-okba épített új oldallégzsák oldalirányú ütközések esetén egyaránt védi a mellkast és a fejet. 1998-tól ezt a Mégane és a Laguna mindkét első üléséhez beszerelik, az év végétől pedig az összes többi Renault modellbe is. Az oldalirányú ütközés pillanatában az utas 30 centiméterre van az akadálytól. A teljes ütközési folyamat 70 milliszekundum alatt zajlik le. Ezért az oldallégzsák nagyon rövid idő alatt fel kell fújódjon. Egy szellőzőnyílás gondoskodik az ütközési energia optimális felvételéről.

Ha például Franciaországban az összes gépkocsiba ilyen utasvisszatartó rendszert szerelnének az elvégzett matematikai szimulációk szerint az oldalirányú ütközéseknél bekövetkező sérülések 15-17 %-kal csökkennének. Ez évente 225-tel kevesebb halottat és 500-zal kevesebb súlyos sérültet jelentene.

Ezeket a légzsák rendszereket aktív fejtámla egészít ki.

1.8.17.1. Az utasvisszatartó rendszerek hatásosságának összehasonlítása

A fej baleset következtében bekövetkező terhelésének nemzetközileg is elismert mérőszáma a HIC érték. (Head Injury Criterion) A fej eredő gyorsulása egy adott időintervallumban egy adott összefüggéssel integrálva.

A szigorú USA törvény 1 000 HIC határértéket ír elő 30 mph kb. 48 km/h sebességgel történő frontális ütközés esetén.

A kiegészítő ütközés érzékelők alkalmazásának speciális területe az oldal irányú ütközéseknél védelmet nyújtó oldal légzsákok. Ezeket az oldal irányú ütközést érzékelő egységeket az ülések alatt helyezik el. Ezek jeleit a központi légzsák elektronika dolgozza fel és összehasonlítja a saját érzékelőjének információjával. Ez a működési elv teszi lehetővé, hogy az oldalsó légzsákok a keskeny deformációs zóna miatt, viszonylag gyorsan működésbe lépjenek. Csak így lehet hatékony az oldal irányú védelem. Ezek az érzékelők aktiválják a mennyezeti kárpitozás alatt elhelyezett, fejet védő függönylégzsákot, illetve az ülés háttámlába szerelt thorax légzsákot is.

Vissza		Előre
Járműfedélzeti elektronika	Főoldal	2. fejezet - Fűtő és szellőztető rendszer