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安全氣囊是什么

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安全氣囊是什么

  全氣囊的奔馳S級(jí)轎車駛下生產(chǎn)線已25年了。據(jù)美國國家公路安全管理部門(NHTSA)的統(tǒng)計(jì),在美國的交通事故當(dāng)中,安全氣囊已保護(hù)了 約14 200人的生命,你知道安全氣囊的由來嗎?下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來為大家介紹一下吧,希望大家喜歡。

  安全氣囊

  安全氣囊,設(shè)置在車內(nèi)前方(正副駕駛位),側(cè)方(車內(nèi)前排和后排)和車頂三個(gè)方向。安全氣囊由三部分組成:氣囊、傳感器和充氣系統(tǒng)。安全氣囊的功能是當(dāng)車輛發(fā)生碰撞事故時(shí)減輕乘員的傷害程度,避免乘員發(fā)生二次碰撞,或車輛發(fā)生翻滾等危險(xiǎn)情況下被拋離座位。如果發(fā)生碰撞,充氣系統(tǒng)可在不到十分之一秒的時(shí)間內(nèi)迅速充氣,氣囊在膨脹時(shí)將沖出方向盤或儀表盤。從而使車內(nèi)人員免受正向碰撞所產(chǎn)生作用力的沖擊,大約在一秒鐘后,氣囊就會(huì)收縮(氣囊上有許多小孔),因此不會(huì)妨礙車內(nèi)人員的行動(dòng)。

  安全氣囊簡介

  安全氣囊安全氣囊,設(shè)置在車內(nèi)前方(正副駕駛位),側(cè)方(車內(nèi)前排和后排)和車頂三個(gè)方向。裝有安全氣囊系統(tǒng)的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System,簡稱SRS)的字樣,直譯成中文為“輔助可充氣約束系統(tǒng)”。

  安全氣囊由三部分組成;首先是氣囊自身,它由薄薄的尼龍纖維制成,折疊在方向盤或儀表盤中;然后是告知?dú)饽页錃獾膫鞲衅鳎瑐鞲衅骺蓹z測(cè)到相當(dāng)于以16-24公里/小時(shí)的速度撞擊墻壁的沖撞力;最后是充氣系統(tǒng),安全氣囊實(shí)際上由與固體火箭助推器類似的系統(tǒng)進(jìn)行充氣,疊氮化鈉(NaN3) 和硝酸鉀(KNO3) 迅速發(fā)生反應(yīng),生成大量的熱氮?dú)?,此氣體將為氣囊充氣,氣囊在膨脹時(shí)將沖出方向盤或儀表盤。

  安全氣囊是安全氣囊系統(tǒng)一個(gè)輔助保護(hù)設(shè)備,它是用帶橡膠襯里的特種織物尼龍制成,工作時(shí)用無害的氮?dú)馓畛?。在發(fā)生碰撞時(shí),安全氣囊充氣大約需要0.03秒。非??斓某錃馑俣葘?duì)確保當(dāng)乘客的身體被安全帶束縛不動(dòng)而頭部仍然向前行進(jìn)時(shí),安全氣囊能及時(shí)到位。在頭部碰到安全氣囊時(shí),安全氣囊通過氣囊表面的氣孔開始排氣。氣體的排出有一定的速率,確保讓人的身體部位緩慢地減速。由于安全氣囊彈開充氣的速度可高達(dá)320公里/小時(shí),碰撞時(shí)如果人的乘坐姿勢(shì)不正確,將給人帶來嚴(yán)重的傷害。

  安全氣囊發(fā)展

  安全氣囊使用安全氣囊來保護(hù)汽車乘員的想法最先產(chǎn)生于美國。1952年,美國汽車生產(chǎn)者聯(lián)合會(huì)在理論上闡述了這樣 一種汽車安全系統(tǒng)的必要性,幾乎同時(shí),這種系統(tǒng)的原理圖也繪制了出來。1953年8月,赫特里克首次提出了“汽車用安全氣囊防護(hù)裝置”,并在美國獲得了 “汽車緩沖安全裝置”專利。但是,由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制,還不能把這種想法或?qū)@吨T實(shí)現(xiàn)。1966年,梅塞德斯-奔馳公司開始研發(fā)安全氣囊裝置,梅塞 德斯的工程師們首先發(fā)明了碰撞傳感器以及氣體發(fā)生裝置,讓安全氣囊能夠在30毫秒內(nèi)膨脹展開,他們還研制出了抗撕裂的氣囊織物材料,改善了氣囊的膨脹特 性,最終,把整個(gè)裝置設(shè)計(jì)安裝在汽車的方向盤中。

  在大約250次真車撞擊試驗(yàn),2 500次的臺(tái)架試驗(yàn),以及超過700萬km的車輛路試之后,在1980年12月,同預(yù)張緊安全帶一起,安全氣囊被安裝在了當(dāng)時(shí)的奔馳S級(jí)轎車上。而從 1985年起,奔馳在全部供應(yīng)美國市場(chǎng)的汽車上都有安裝了這種安全系統(tǒng)。到了1991年,差不多有28%的奔馳轎車都裝備了駕駛員安全氣囊,從最早裝備安 全氣囊的奔馳S級(jí)轎車駛下生產(chǎn)線已25年了。據(jù)美國國家公路安全管理部門(NHTSA)的統(tǒng)計(jì),在美國的交通事故當(dāng)中,安全氣囊已保護(hù)了 約14 200人的生命,而在德國,自1990年以來,安全氣囊阻止了2 500例發(fā)生重大傷害的交通事故。據(jù)統(tǒng)計(jì),安全氣囊在嚴(yán)重的碰撞事故當(dāng)中能夠保護(hù)約三分之一的人員生還,另外,六分之一的駕駛員或前排乘客能夠在碰撞中得 到安全氣囊的保護(hù)而被拯救。安全氣囊的使用明顯提高了汽車的被動(dòng)安全性。

  奔馳公司作為最早安裝安全氣囊的廠家,已經(jīng)在其制造的12 00萬輛車上都裝備了安全氣囊。1992年,安全氣囊就已經(jīng)作為奔馳轎車一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)配置。梅塞德斯的工程師們?nèi)灾铝τ谘芯扛倪M(jìn)安全氣囊的技術(shù),包括 側(cè)面安全氣囊系統(tǒng)以及在事故中能夠更好地做出響應(yīng)的氣囊控制系統(tǒng)。

  安全氣囊的使用明顯提高了汽車的被動(dòng)安全性。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),由于安全氣囊在北美的廣泛使用,使事 故死亡率減少了12%,而且在安全氣囊保護(hù)下人體的受傷程度也有所減輕。

  安全氣囊另一方面,雖然由尼龍或聚脂纖維布料等制成的氣囊質(zhì)量不大,但瞬間展開的速度卻高達(dá) 200km/h以上,這一沖擊速度對(duì)人體而言并非一個(gè)小數(shù)目,根據(jù)美國國家公路安全管理部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),安全氣囊在碰撞交通事故中每挽救100名乘員生命 的同時(shí),也因氣囊的不適當(dāng)展開及乘員的不正確乘坐位置和坐姿,不幸導(dǎo)致57名乘員失去了生命。

  在未來的幾年當(dāng)中,安全氣囊仍然會(huì)在汽車安全設(shè)備中扮演重要的角色。工程師們?cè)趯ふ业哪軌驅(qū)?能發(fā)生的事故和汽車駕駛者進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的主動(dòng)安全系統(tǒng)的可能性,新型智能化安全氣囊的開發(fā)對(duì)新技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)駕駛員相對(duì)方向盤氣囊襯蓋的距離小于10cm時(shí),在20~30毫秒內(nèi)爆炸展開的氣囊會(huì)給駕駛員致命的沖擊傷害。 而副駕駛座上的成員如果沒有保持合適的坐姿,在碰撞中導(dǎo)致受傷的可能性也會(huì)大大增加。

  安全氣囊出現(xiàn)了兩種發(fā)展趨勢(shì),美國和日本的汽車公司正在努力增大氣囊尺寸來保護(hù)乘員。而 歐洲一些汽車制造公司,如奔馳、寶馬和沃爾沃等則認(rèn)為,安全氣囊本身決不是保障乘員的靈丹妙藥,它必須在一個(gè)統(tǒng)一的汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)中才能有效地發(fā)揮作 用,在這個(gè)系統(tǒng)中,一定要具備緊縮式安全帶、結(jié)構(gòu)可靠的座椅、兒童專用座椅和一系列其它部件。而且,最好在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開始時(shí)就考慮到這個(gè)安全系統(tǒng)所有必 須的組成部件的安裝。

  未來安全氣囊的智能化發(fā)展,還包括集成了先進(jìn)的傳感器技術(shù)和信息處理系統(tǒng),它們?cè)谑鹿拾l(fā)生的短 暫時(shí)間內(nèi)能夠提供可靠的碰撞環(huán)境方面的信息。這些信息包括汽車碰撞的劇烈程度、碰撞的形式(正碰撞或側(cè)碰撞等)、乘員的身材、體重、乘坐位置和乘坐姿態(tài), 以及乘員是否系有安全帶等等。智能安全氣囊系統(tǒng)根據(jù)探測(cè)到的信息,通過其電子控制系統(tǒng)的計(jì)算分析,決定安全氣囊何時(shí)及以何種程度展開,從而對(duì)乘員提供最優(yōu) 化的保護(hù)。

  安全氣囊趨勢(shì)

  安全氣囊隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)汽車安全重視程度的提高,汽車安全技術(shù)中的安全氣囊技術(shù)也發(fā)展得很快,智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

  新的技術(shù)可以更好地識(shí)別乘客類型,采取不同的保護(hù)措施。系統(tǒng)采用重量、紅外、超聲波等傳感器來判斷乘客與儀表板遠(yuǎn)近、重量、身高等因素,進(jìn)而在碰撞時(shí)判斷是否點(diǎn)爆氣囊、采用1級(jí)點(diǎn)火還是多級(jí)點(diǎn)火、點(diǎn)爆力有多大,并與安全帶形成總體控制。通過傳感器,氣囊系統(tǒng)還可以判斷出車輛當(dāng)前經(jīng)歷的碰撞形式,是正面碰撞還是角度碰撞,側(cè)面碰撞還是整車的翻滾運(yùn)動(dòng),以便驅(qū)動(dòng)車身不同位置的氣囊,形成對(duì)乘客的最佳保護(hù)。

  網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也是安全氣囊系統(tǒng)的發(fā)展方向。在汽車網(wǎng)絡(luò)中,有一種應(yīng)用面比較窄,但是非常重要的網(wǎng)絡(luò)即Safe-By-Wire。 Safe-By-Wire是專門用于汽車安全氣囊系統(tǒng)的總線,Safe-By-Wire技術(shù)旨在通過綜合運(yùn)用多個(gè)傳感器和控制器來實(shí)現(xiàn)安全氣囊系統(tǒng)的細(xì)微控制。Safe-By-Wire Plus總線標(biāo)準(zhǔn)是由汽車電子供應(yīng)商和部件供應(yīng)商如飛利浦、德爾福等公司提出。與整車系統(tǒng)常用的CAN、FlexRay等總線相比,Safe-By-Wire的優(yōu)勢(shì)在于它是專門面向安全氣囊系統(tǒng)的汽車LAN接口標(biāo)準(zhǔn)。為了保證系統(tǒng)在汽車出事故時(shí)也不受破壞,Safe-By-Wire中嵌入有多重保護(hù)功能。比如說,即使線路發(fā)生短路,安全氣囊系統(tǒng)也不會(huì)因出錯(cuò)而起動(dòng)。Safe-By-Wire技術(shù)會(huì)在汽車安全氣囊系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。

  安全氣囊的使用

  駕駛者應(yīng)將座位盡量向后移,以便有足夠空間使安全氣囊在發(fā)生意外擴(kuò)張后充分發(fā)揮其保護(hù)作用。駕駛者不宜傾前控車,坐姿要正確及緊貼座位背椅,且扣上安全帶。12歲以下的小孩應(yīng)坐在汽車的后排,并扣上安全帶。體重不超過18公斤的幼孩應(yīng)放在配有幼孩座椅裝置的后排座位,并扣上安全帶。

  在一些高檔車中像以安全性著稱的,瑞典的沃爾沃轎車在它的旗艦車型中全車配備了6個(gè)氣囊和18個(gè)氣簾,分別位于車內(nèi)前排正副駕駛位,前后車門兩側(cè)各兩個(gè),18個(gè)氣簾分布在前后擋風(fēng)玻璃處,側(cè)面視窗處,對(duì)來自各個(gè)方向的撞擊提供最有效的保護(hù)。

  安全氣囊原理

  汽車行駛過程中,傳感器系統(tǒng)不斷向控制裝置發(fā)送速度變化(或加速度)信息,由控制裝置(中央控制器)對(duì)這些信息加以分析判斷,如果所測(cè)的加速度、速度變化量或其它指標(biāo)超過預(yù)定值(即真正發(fā)生了碰撞),則控制裝置向氣體發(fā)生器發(fā)出點(diǎn)火命令或傳感器直接控制點(diǎn)火,點(diǎn)火后發(fā)生爆炸反應(yīng),產(chǎn)生N2或?qū)?chǔ)氣罐中壓縮氮?dú)忉尫懦鰜沓錆M碰撞氣袋。乘員與氣袋接觸時(shí),通過氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量,達(dá)到保護(hù)乘員的目的。

  汽車的安全氣囊內(nèi)有疊氮化鈉(NaN3)與硝酸銨(NH4NO3)等物質(zhì)。當(dāng)汽車在高速行駛中受到猛烈撞擊時(shí),這些物質(zhì)會(huì)迅速發(fā)生分解反應(yīng),產(chǎn)生大量氣體,充滿氣囊。疊氮化鈉分解產(chǎn)生氮?dú)夂凸虘B(tài)鈉,硝酸銨作為氧化劑參與。

  新型安全氣囊加入了可分級(jí)充氣或釋放壓力的裝置,以防止一次突然點(diǎn)爆產(chǎn)生的巨大壓力對(duì)人頭部產(chǎn)生的傷害,特別在乘客未佩戴安全帶的時(shí)候,可導(dǎo)致生命危險(xiǎn)。具體形式有:

  1.分級(jí)點(diǎn)爆裝置,即氣體發(fā)生器分兩級(jí)點(diǎn)爆,第一級(jí)產(chǎn)生約40%的氣體容積,遠(yuǎn)低于最大壓力,對(duì)人頭部移動(dòng)產(chǎn)生緩沖作用,第二級(jí)點(diǎn)爆產(chǎn)生剩余氣體,并且達(dá)到最大壓力??偟膩碚f,兩級(jí)點(diǎn)爆的最大壓力小于單級(jí)點(diǎn)爆。這種形式,壓力逐步增加。

  2.分級(jí)釋放壓力方式,囊袋上開有泄壓孔或可調(diào)節(jié)壓力的孔,分為完全憑借氣體壓力頂開的方式或電腦控制的拉片Tether。這種方式,一開始?jí)毫_(dá)到設(shè)定極限,然后瞬時(shí)釋放壓力,以避免過大傷害。[1]

  安全氣囊前提

  為了保證安全氣囊在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開,汽車生產(chǎn)廠家都規(guī)定了氣囊的起爆條件,只有滿足了這些條件,氣囊才會(huì)爆炸。雖然在一些交通事故中,車內(nèi)乘員碰得頭破血流,甚至出現(xiàn)生命危險(xiǎn),車輛接近報(bào)廢,但是如果達(dá)不到安全氣囊爆炸的條件,氣囊還是不會(huì)打開。

  安全氣囊安全氣囊打開需要合適的速度和碰撞角度。從理論上講,只有車輛的正前方左右大約60°之間位置撞擊在固定的物體上,速度高于30KM/h,這時(shí)安全氣囊才可能打開。這里所說的速度不是通常意義上所理解的車速,而是在試驗(yàn)室中車輛相對(duì)剛性固定障礙物碰撞的速度,實(shí)際碰撞中汽車的速度高于試驗(yàn)速度氣囊才能打開。

  汽車發(fā)生碰撞時(shí)的主要受力部位是保險(xiǎn)杠和車身縱梁,為了緩沖碰撞時(shí)的沖擊力,車身前部大都設(shè)計(jì)有碰撞緩沖區(qū),而且車身的剛度分布也是不均勻的。在一些事故中,例如當(dāng)轎車與沒有后部防護(hù)裝置的卡車發(fā)生鉆入性追尾事故,或轎車碰撞護(hù)欄后發(fā)生翻車事故,或發(fā)生車身側(cè)面碰撞等,這樣的事故往往沒有車身前部的直接撞擊,主要是車身上部和側(cè)面發(fā)生碰撞,碰撞車身部位的剛度很小,雖然車艙發(fā)生了很大的變形,造成了車內(nèi)乘員受傷或死亡,但是由于碰撞部位不對(duì),有時(shí)候氣囊并不能打開。尤其是在側(cè)向碰撞中,如未配置側(cè)安全氣囊,主副安全氣囊由于不能達(dá)到起爆條件不能引爆,很容易對(duì)乘車人員造成致命傷害。

  安全氣囊使用

  優(yōu)勢(shì)

  安全氣囊可將撞擊力均勻地分布在頭部和胸部,防止脆弱的乘客肉體與車身產(chǎn)生直接碰撞,大大減少受傷的可能性。安全氣囊對(duì)于在遭受正面撞擊時(shí),的確能有效保護(hù)乘客,即使未系上安全帶,防撞安全氣囊仍足以有效減低傷害。據(jù)統(tǒng)計(jì),配備安全氣囊的車發(fā)生正面碰撞時(shí),可降低乘客受傷的程度高達(dá)64%,甚至在其中有80%的乘客未系上安全帶!至于來自側(cè)方及后座的碰撞,則仍有賴于安全帶的功能。此外,氣囊爆發(fā)時(shí)的音量大約只有130分貝,在人體可忍受的范圍;氣囊中78%的氣體是氮?dú)猓职捕ㄇ也缓拘?,?duì)人體無害;爆出時(shí)帶出的粉末是維持氣囊在折疊狀態(tài)下不粘在一起的潤滑粉末,對(duì)人體亦無害。

  缺陷

  安全氣囊安全氣囊同樣也有它不安全的一面。據(jù)計(jì)算,若汽車以60km的時(shí)速行駛,突然的撞擊會(huì)令車輛在0.2秒之內(nèi)停下,而氣囊則會(huì)以大約300km/h的速度彈出,而由此所產(chǎn)生的撞擊力約有180公斤,這對(duì)于頭部、頸部等人體較脆弱的部位就很難承。因此,如果安全氣囊彈出的角度、力度稍有差錯(cuò),就有可能釀出一場(chǎng)“悲劇”。

  1.氣囊可能在很低的車速時(shí)打開。汽車在很低車速行駛而發(fā)生碰撞事故時(shí),乘員和駕駛員系上安全帶即可,完全不需要安全氣囊展開起保護(hù)作用。如果這時(shí)展開氣囊反而會(huì)造成不必要的浪費(fèi),甚至還可能因安全氣囊的展開加重碰撞傷害。

  2.氣囊的啟動(dòng)會(huì)對(duì)乘員造成傷害。安全氣囊系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)將沖開氣囊蓋板,并且在瞬間展開充氣,很可能對(duì)乘員造成沖擊;產(chǎn)生的灼熱氣體也會(huì)灼傷乘員和駕駛員。

  3.當(dāng)乘客偏離座位或座位上無人或兒童乘坐時(shí),氣囊系統(tǒng)的啟動(dòng)不僅起不到應(yīng)有的保護(hù)作用,還可能會(huì)對(duì)乘員造成一定的傷害。

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