El airbag es un sistema de seguridad pasiva ( SRS , Supplemental R estraint S istem ) en los vehículos.
Es una capa elástica que se llena con aire u otro gas. Las bolsas de aire se utilizan ampliamente para amortiguar el impacto en caso de colisión de un automóvil. Debe usarse junto con los cinturones de seguridad .
Algunos tipos de bolsas de aire se equiparon con aviones en la década de 1940, las primeras patentes se emitieron en los años 50.
En 1964, el ingeniero automotriz japonés Yasuzaburu Kobori (小堀保三郎) comenzó a desarrollar un sistema de "bolsa de aire" para bolsas de aire. Su diseño usó un explosivo para inflar una bolsa de aire, por lo que luego obtuvo patentes en 14 países. Murió en 1975 antes de ver la adopción generalizada de los sistemas de bolsas de aire. [1] [2] [3]
El inventor estadounidense Allen Breed creó un componente clave para el uso de bolsas de aire en los automóviles: un sensor de bola para detectar una colisión. Presentó su invento en 1967 a Chrysler . En ese momento, los estadounidenses rara vez usaban cinturones de seguridad, y tal innovación, que permite la protección de pasajeros sin cinturón en caso de colisión frontal, tenía una gran demanda.
Ford creó un lote experimental de automóviles equipados con bolsas de aire en 1971 ( Ford Taunus 20M P7B ). El primer ejemplo de una bolsa de aire en un automóvil de producción se introdujo en 1972, cuando se lanzó el Oldsmobile Toronado , un modelo de 1973. En 1974, las bolsas de aire dobles eran una opción en algunos vehículos grandes producidos por las divisiones Buick, Cadillac y Oldsmobile. Estos dispositivos no han recibido reconocimiento en el mercado.
En la década de 1970, un lote de 10,000 autos de General Motors ( GM ) equipados con bolsas de aire enfrentó siete muertes. Se supone que uno de ellos ocurrió por culpa del airbag. La fuerza del golpe fue pequeña, pero hubo un infarto. En ese momento, había muy pocos casos de este tipo para establecer de manera confiable la efectividad de las bolsas de aire, pero a pesar de esto, había suficiente evidencia para que la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras ( NHTSA ) presentara una propuesta para instalar bolsas de aire en todos los automóviles fabricados.
Luego, en 1981, Mercedes-Benz reintrodujo la bolsa de aire como una opción en su último modelo W126 . En el sistema introducido por Mercedes, en caso de accidente, primero se aprietan los cinturones de seguridad y luego se despliega el airbag. Por lo tanto, la bolsa de aire ya no se colocó como un medio para reemplazar los cinturones de seguridad, sino como una forma de proteger adicionalmente a los pasajeros.
Las bolsas de aire ganaron popularidad cuando Ford y General Motors introdujeron modelos de producción a mediados de los años 80, las bolsas de aire ahora son equipo estándar. Autoliv , empresa especializada en el desarrollo de sistemas de seguridad para automóviles, patentó un airbag lateral y también empezó a aparecer en los coches fabricados a mediados de los 90.
El 11 de julio de 1984 , el gobierno de los EE . UU . requirió que los automóviles fabricados después del 1 de abril de 1989 estuvieran equipados con una bolsa de aire para el conductor o cinturones de seguridad automáticos (esta tecnología ahora no se usa, "obligaba" al conductor a abrocharse el cinturón).
A pesar de la introducción de las bolsas de aire en los automóviles de General Motors en los años 70, solo comenzaron a aparecer en muchos otros automóviles a mediados de los 90.
El primer automóvil de pasajeros ruso en instalar una bolsa de aire fue la versión de exportación de lujo del VAZ-2109 3 conocido como Lada Samara Baltic GL , que se ensambló en la planta de Valmet ( Finlandia ) de 1996 a 1998 .
Desde finales de la década de 2000, los airbags se han convertido en un elemento indispensable de seguridad pasiva en el equipamiento de serie de los coches Lada. [cuatro]
En 2006, Honda introdujo el primer sistema de bolsas de aire para motocicletas instalado en un modelo de producción del modelo Gold Wing.
El airbag complementa el cinturón de seguridad previniendo la fractura de las vértebras cervicales devolviendo la cabeza de la persona al reposacabezas y manteniendo así el cuello recto. Por eso, los airbags frontales solo funcionan en caso de impacto frontal a +-10 grados del eje longitudinal del coche, para que la cabeza golpee exactamente contra el reposacabezas. También reducen el riesgo de lesiones graves al distribuir la fuerza del impacto sobre el cuerpo del pasajero.
"Un estudio reciente mostró que se han salvado más de 6.000 vidas con bolsas de aire". ( [1] (enlace descendente) )
Los cinturones de seguridad de hombro estándar prácticamente se eliminaron en los automóviles de la década de 1970 equipados con bolsas de aire, que fueron diseñados para reemplazar los cinturones de seguridad en colisiones frontales. La bolsa de aire del lado del pasajero estaba ubicada en la parte inferior del panel, lo que le permitía proteger también las rodillas del pasajero. La parte inferior del panel del asiento del conductor también se distinguía por su protuberancia.
General Motors llamó a su sistema ACRS (Air Cushion Restraint System). Incluye una bolsa de aire del lado del pasajero en los automóviles de la década de 1970 y está diseñado para un despliegue en dos etapas como los sistemas posteriores.
El principio de funcionamiento se basa en el uso de un acelerómetro simple que inicia una reacción química en un recipiente especial. Como resultado de la reacción, el cojín de nailon se llena rápidamente de gas, lo que reduce la sobrecarga que experimenta el pasajero en el momento de una frenada brusca en caso de colisión. La bolsa de aire también tiene pequeñas ventilaciones que se usan para liberar el gas de manera relativamente lenta después de que un pasajero la golpee.
Las bolsas de aire frontales no deben desplegarse en caso de impacto lateral, impacto trasero o vuelco del vehículo. Debido al hecho de que las bolsas de aire se despliegan solo una vez y luego se desinflan rápidamente, son inútiles en una colisión posterior. Los cinturones de seguridad ayudan a reducir el riesgo de lesiones graves en muchas situaciones. Ayudan a la correcta colocación del pasajero en el asiento para maximizar la eficacia del airbag, así como proteger a los ocupantes que llevan puesto el cinturón de seguridad en la primera y posteriores colisiones. Por lo tanto, es vital abrocharse el cinturón, incluso en automóviles equipados con bolsas de aire.
Si bien se anunciaron como un posible reemplazo de los cinturones de seguridad en los años 60 y 70, las bolsas de aire ahora se comercializan como una forma adicional de protección. Trabajan más eficazmente junto con los cinturones de seguridad. Los fabricantes de automóviles han reconsiderado sus puntos de vista sobre la sustitución de los tan necesarios cinturones de seguridad por bolsas de aire.
El despliegue de una bolsa de aire es un despliegue muy rápido de un objeto grande. Si bien las bolsas de aire pueden proteger a los ocupantes en las condiciones adecuadas, pueden causar lesiones o incluso la muerte en otras situaciones.
Los airbags de nueva generación se despliegan con menos energía, pero a pesar de ello, los pasajeros deben estar al menos a 25 centímetros de ellos para evitar lesiones directamente del propio airbag en caso de colisión.
En 1990, se registró la primera muerte relacionada con una bolsa de aire. El pico de tales casos ocurrió en 1997, cuando se registraron 53 incidentes de este tipo en los Estados Unidos . En 1994, TRW , una empresa de seguridad automotriz, presentó la primera bolsa de aire inflada con gas con sensores especiales, y pronto se generalizaron las bolsas de aire que podían inflarse con menos fuerza. En 2005, aparecieron las bolsas de aire en los automóviles de pasajeros, que constan de varios segmentos separados que se llenan según la situación. Para ese momento, el número de muertes por bolsas de aire había disminuido, este año hubo 2 muertes entre niños, no hubo muertes entre adultos. Sin embargo, las lesiones por bolsas de aire siguen siendo muy comunes.
Más de 50.000 personas han muerto en automóviles equipados con bolsas de aire, según la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA). [5] . La mayoría habría muerto aunque sus coches no tuvieran estas protecciones, aunque es imposible saber el número exacto de muertos directamente de las almohadas. La suposición de la NHTSA y otros es que tiene sentido contar solo aquellos casos en los que se sabe con certeza que la bolsa de aire fue la causa de la muerte, y no aquellos en los que solo podría ser la causa; , equipado con una bolsa de aire , fue asesinado por ella. Solo se puede dar una respuesta fiable si existe la información más detallada sobre cada caso, que no es posible obtener.
Irónicamente, el uso generalizado de airbags ha hecho que el trabajo de los servicios de emergencia, los bomberos y la policía sea mucho más peligroso. Las bolsas de aire que no se despliegan en una colisión pueden inflarse después de un tiempo, hiriendo o matando a los rescatistas dentro del vehículo. Además, el uso de bolsas de aire laterales ha reducido la cantidad de lugares donde los rescatistas pueden usar cizallas hidráulicas u otras herramientas de corte para retirar con seguridad el techo o las puertas de un automóvil. Cada rescatista debe recibir instrucciones adecuadas sobre cómo desactivar adecuadamente las bolsas de aire y evitar peligros potenciales. Una buena precaución es desconectar la batería del vehículo. Sin embargo, hoy en día, la mayoría de las unidades de diagnóstico del estado del sistema tienen dispositivos que contienen suficiente energía eléctrica para desplegar las bolsas de aire en los casos en que la batería principal falla en una colisión.
En Europa , la cantidad de personas que no usan cinturones de seguridad es muy pequeña en comparación con la situación en los EE . UU ., y el europeo promedio es más pequeño que el estadounidense. Como resultado directo de estos dos factores, las bolsas de aire europeas se inflan a una velocidad más lenta (aproximadamente 200 km/h) que las estadounidenses (aproximadamente 300 km/h) y, por lo tanto, representan una menor amenaza para la vida y la salud de los ocupantes.
Además, en los primeros sistemas, existía el riesgo de barotrauma grave debido al despliegue explosivo real de las bolsas de aire en un volumen de cabina limitado. Para combatir el aumento de presión, la cabina se despresuriza automáticamente simultáneamente con la operación de la bolsa de aire, golpeando o bajando instantáneamente las ventanas.
Honda ha desarrollado una versión simple del despliegue controlado por etapas de la bolsa de aire. La forma de la almohada en las etapas posteriores a la explosión del cebo se establece mediante costuras en espiral rasgadas, [6] similares a las cintas de seguridad de los escaladores.
El sistema de bolsas de aire consta de tres componentes principales:
Cada módulo de airbag contiene una unidad de llenado (generalmente un detonador especial - llenador (inflador), que consiste en una caja de acero, un iniciador - un fusible (Iniciador), contenido generador de gas, que consiste en azida de sodio y nitrato de potasio , durante la combustión de que se libera un gran volumen una bolsa de aire de nailon liviano con orificios calibrados. El módulo de la bolsa de aire del conductor está en el centro del volante y la bolsa de aire del pasajero está en el tablero. Una bolsa de aire del conductor completamente gaseada tiene aproximadamente el diámetro de una gran playa inflable bola. La de un pasajero puede ser dos o tres veces más, ya que la distancia entre el asiento del pasajero delantero y el tablero es mucho mayor que la distancia entre el conductor y el volante. Al calcular la velocidad y la necesidad de inflar, el tamaño ( volumen) de la bolsa de aire se calcula en litros. El volumen promedio de la bolsa de aire del conductor es de aproximadamente 15 litros. La almohada se llena instantáneamente con gas ohmios de un detonador disparado, luego es expulsado a un ritmo determinado a través de orificios calibrados y cuidadosamente calculados, para que después del impacto la persona no quede atrapada en la cabina y pueda liberarse. La almohada llena de productos de combustión de un detonador activado estará tibia o ligeramente caliente.
Algunos automóviles, a partir de finales de los años 90 del siglo XX, comenzaron a equiparse, además de almohadas, también con un sistema de tensado (tensor de emergencia) del cinturón de seguridad. Cuando la ECU de impacto detecta y emite una señal para activar las bolsas de aire, se envía una señal al actuador del tensor del cinturón unos milisegundos antes del inicio de la señal de despliegue de la bolsa de aire. Está diseñado de esta manera para hacer avanzar el cuerpo de la persona sentada en el asiento hacia atrás para proporcionar la cantidad de espacio delante de la cabeza de la persona para una apertura y llenado más seguros de la bolsa de aire. Hay que tener en cuenta que los cinturones de seguridad con sistema de tensado de emergencia son productos desechables, no reparables, y en caso de funcionamiento o mal funcionamiento de los mismos, deben ser sustituidos.
Los sensores de colisión frontal están situados en la parte delantera del vehículo y/o en el habitáculo y/o en la propia centralita. Los vehículos pueden estar equipados con uno o más sensores que se activan por las fuerzas (cargas g en G) que surgen de una combinación de vectores de impacto frontal/lateral. Los sensores miden el grado y la velocidad de desaceleración según el algoritmo del programa establecido en la unidad de control. Es por eso que la desaceleración del automóvil, en la que los sensores activan las bolsas de aire, varía según la naturaleza de la colisión. Las bolsas de aire no deben desplegarse durante un frenado repentino o cuando se conduce sobre superficies irregulares. De hecho, el nivel máximo de desaceleración durante la frenada de emergencia dista mucho del nivel suficiente para activar los airbags, precisamente por el algoritmo de cálculo. cada fabricante del sistema de control de bolsas de aire desarrolla su propio algoritmo y software, que es propiedad intelectual de la empresa y puede ser patentado.
Si hay bolsas de aire laterales en el automóvil, los sensores de impacto lateral también se instalan en el automóvil, y la ECU es más compleja en términos de la cantidad de componentes electrónicos y la parte del software contiene una parte responsable de controlar y activar las bolsas de aire adicionales. El bloque es uno, y el programa en el bloque es como dos bloques dirigidos en diferentes direcciones, encerrados en un cuerpo del propio bloque y el procesador.
Las bolsas de aire laterales funcionan según el mismo principio que las bolsas de aire frontales, pero la unidad las activa solo durante un impacto lateral o con una combinación de direcciones de vectores de sobrecarga registradas por sensores.
La unidad de control electrónico monitorea la salud del sistema de bolsas de aire. Cuando se conecta el encendido, se realiza una verificación a corto plazo de la integridad de los dispositivos externos ejecutivos (iniciadores) y de medición (sensores). Además, el sistema, dependiendo de la configuración, puede comprobar la comunicación con otros dispositivos ubicados en el coche e involucrados directa o indirectamente en garantizar la seguridad. La comprobación del rendimiento de los squibs directamente se realiza comprobando la resistencia en las líneas de salida de los squibs de forma analógica. Por lo tanto, no se aplican cargas eléctricas a los detonadores durante la prueba y no puede dar lugar a un funcionamiento no planificado de los iniciadores, pero determina de forma fiable el estado de los circuitos. Si la unidad detecta un mal funcionamiento, se encenderá una luz, advirtiendo al conductor que lleve el automóvil a un centro de servicio autorizado para diagnosticar el sistema de bolsas de aire (no se recomienda enfáticamente intervenir en el funcionamiento del sistema por su cuenta debido a la presencia de elementos pirotécnicos en el diseño). La mayoría de las unidades de control tienen una pequeña capacidad eléctrica acumulada (condensador) en su circuito, que es suficiente para activar las bolsas de aire en caso de un apagón repentino y completo de la red de a bordo del automóvil, en caso de daños en la línea de alimentación. de la unidad de control si el cableado eléctrico del vehículo se daña durante una colisión. Ejemplo: con un golpe fuerte desde el costado de una gran fuerza, una batería de plomo con una gran masa, en algunos casos, simplemente sale volando del automóvil, rompiendo incluso los poderosos cables conectados a ella. Es para tales casos o similares (cortar una trenza de cables durante un impacto) que se proporciona una capacidad adicional en el bloque para el almacenamiento a corto plazo de una carga de energía. La capacidad se descarga cuando la unidad de control se desactiva durante varios minutos. En los manuales de reparación de automóviles, producidos por los fabricantes de automóviles para los centros autorizados, esto siempre está escrito. Antes de iniciar trabajos de reparación en el automóvil relacionados con el propio sistema de seguridad o que afecten indirectamente a cualquier elemento del sistema, es necesario apagar el automóvil durante varios minutos desconectando la batería y otras fuentes de alimentación conectadas al automóvil durante la reparación. (por ejemplo, un cargador).
Las unidades de control se pueden dividir estructuralmente en modernas y obsoletas. Los primeros diseños de bloques fueron relleno electrónico y un elemento sensor mecánico. Las variaciones en el diseño de un sensor de tipo mecánico en términos de acción se basaron en el movimiento dentro del sensor de un determinado objeto con una determinada masa. En caso de cierta desaceleración, se desplaza en la carcasa del sensor y actúa sobre los contactos de cierre del circuito de activación del airbag. En términos generales, el principio de un péndulo que se mueve por inercia.
Los bloques modernos no tienen tal péndulo. La tecnología en electrónica ha recorrido un largo camino desde entonces. Las unidades de control ahora miden la desaceleración y la aceleración de una manera diferente. Están equipados con acelerómetros electrónicos. Los acelerómetros se pueden instalar tanto en la propia unidad de control como se pueden colocar en varios puntos de la carrocería del automóvil y ubicarse en aquellos lugares donde su instalación puede brindar la mejor precisión para medir la aceleración, la desaceleración y la rotación de la carrocería alrededor de su eje. Los sensores modernos tienen varios vectores (ejes de medición) X, Y, Z, lo que, a su vez, permite que los sensores se utilicen en diferentes propósitos para las mediciones.
Un automóvil moderno, según el diseño de los ingenieros, puede equiparse con una unidad que contenga uno o más acelerómetros. En otros casos, el sistema de seguridad del vehículo puede diseñarse con una unidad de control que no contenga acelerómetros, y estos pueden estar colocados en la carrocería del vehículo o los acelerómetros pueden estar presentes tanto en la unidad como en la carrocería. Cuantos más sensores contengan acelerómetros en el vehículo, más precisa será la medición de la posición del vehículo en el espacio y su velocidad de movimiento a lo largo de los ejes X, Y, Z. (X = arriba-abajo, Y = adelante-atrás, Z = derecha-izquierda) Las lecturas correspondientes desde cero con un signo +/- de movimiento a lo largo de uno u otro eje registra el sensor con velocidad = S.
El programa en la unidad de control de seguridad puede determinar el estado del automóvil con perfecta precisión. Con respecto al estado, se toma la decisión de activar los airbags. Las modernas unidades de control del sistema de seguridad que contienen varios acelerómetros son parte del sistema ESP, precisamente debido al hecho de que los acelerómetros determinan con precisión la posición y la velocidad del automóvil.
Casi todos los vehículos modernos tienen un interruptor de encendido/apagado manual (on/off) para desactivar la bolsa de aire del pasajero delantero, instalado de fábrica (si está equipado). A veces, esta es una característica opcional. Tome el Ford Fiesta, por ejemplo. En una configuración simple, no tiene un interruptor, pero tiene un conector en el arnés de cableado cerca de la guantera debajo de la moldura del tablero para la instalación adicional de dicho interruptor. Todos los demás elementos de control y ejecución del sistema de seguridad se configuran inicialmente como presentes o ausentes en el sistema en el fabricante del sistema o del vehículo. En algunos casos se brinda la posibilidad de habilitar o deshabilitar los elementos instalados en el sistema mediante la programación de la configuración a través de una sesión de diagnóstico con escáneres especializados o multimarca. Los interruptores de desactivación de la bolsa de aire del pasajero pueden (si se proporcionan) ser instalados por personal de servicio calificado a pedido del propietario del vehículo, siempre que esto no entre en conflicto con la política establecida por el fabricante del vehículo o del sistema y cumpla con ciertos criterios gubernamentales y esté autorizado.
Al principio, la mayoría de los automóviles estaban equipados con una sola bolsa de aire para el conductor ( DAB ) instalada en el volante y que protegía al conductor (que tiene más probabilidades de lesionarse). A lo largo de los años 90, las bolsas de aire del pasajero delantero ( PAB ) y más tarde las bolsas de aire laterales divididas ( SAB ) colocadas entre los pasajeros y la puerta se convirtieron en una práctica común. Ahora puede encontrar autos familiares bastante económicos equipados con 8 bolsas de aire.
La bolsa de aire puede lesionar gravemente o incluso matar a un niño sin cinturón de seguridad que se siente demasiado cerca de ella o que sea lanzado hacia adelante durante un frenado de emergencia. Según los expertos, las siguientes condiciones son necesarias para la seguridad del niño:
Se están desarrollando prototipos de bolsas de aire ubicadas fuera del automóvil, frente al parabrisas.
Estas bolsas de aire se despliegan en función de una señal del sensor del parachoques delantero y evitan que la cabeza de un peatón golpee el parabrisas (alrededor del 80 % de las muertes por colisión). [ocho]
El Volvo V40 fue el primero en recibir dicha tecnología . El airbag forma parte del sistema de detección de peatones, que puede detectar a un peatón delante o cerca del coche. La "Detección de peatones" consta de un sensor ubicado en la parrilla del radiador, una cámara ubicada en el parabrisas detrás del espejo retrovisor interior y una computadora que analiza los datos recibidos. La tarea principal es evitar una colisión con un peatón.
Si ocurre una colisión, entonces el sistema de detección de peatones funciona de la siguiente manera [9] : el sensor detecta el contacto físico con un peatón, el extremo superior del capó, que está más cerca del parabrisas, se eleva y al mismo tiempo dispara una bolsa de aire que cubre alrededor de un tercio del parabrisas y los pilares delanteros.
Un sistema de integración de airbags en la chaqueta, que incluye un cordón activador y un cartucho lleno de gas comprimido, ha abierto nuevos espacios en la seguridad de las motos. Al abordar una motocicleta, debe sujetarse con una cuerda flexible al cuerpo de la motocicleta. El segundo extremo de la cuerda está conectado a la estructura de bloqueo del cartucho lleno de dióxido de carbono y ubicado en la chaqueta. Al caer y golpear, un motociclista que se ha alejado de la motocicleta tira del cable de sujeción detrás de él y, por lo tanto, abre el cartucho, lo que lleva al inflado automático del sistema de aire de la chaqueta en 0,1 - 0,3 segundos. La chaqueta con cojines de aire reduce significativamente la fuerza de los golpes en el cuerpo y protege eficazmente los órganos internos vitales del motociclista, así como la columna vertebral, el cuello, las costillas, la clavícula y el coxis.
La chaqueta con colchón de aire para motociclistas y ciclistas es un invento húngaro inventado por Straub Tamas en 1976. [diez]
Las diseñadoras Anna Haupt y Terese Alstin de Suecia han desarrollado un prototipo de airbag para motociclistas y ciclistas llamado Hövding, que se infla en caso de caída y protege la cabeza y el cuello de lesiones graves. La almohada está dentro de una funda de tela impermeable y se sujeta alrededor del cuello del piloto cuando está doblada. Cuando se cae, la bolsa de aire se despliega en 0,1 segundos, brindando una protección tan buena como la de un casco de motocicleta convencional . [once]
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