發展史
安全氣囊最早是由赫特裡克于1953年8月提出,并獲得了美國“汽車緩沖安全裝置’’專利。随着各國車輛安全标準的制定,安全氣囊的裝備率越來越高。歐洲及美、日等國家汽車上的安全氣囊的裝備率已達到近100%。
組成
主要由安全氣囊傳感器、防撞安全氣囊及電子控制裝置等組成。駕駛員側防撞安全氣囊裝置在方向盤中;乘員側防撞安全氣囊裝置一般裝在儀表闆上。安全氣囊傳感器分别安裝在駕駛室間隔闆左、右側及中部;中部的安全氣囊傳感器和安全氣囊系統與電子控制裝置安裝在一起。氣囊組件主要由安全氣囊、氣體發生器和點火器等組成。電子控制裝置如用來進行數據采集與數據處理、診斷安全氣囊的可靠性,保證在達到預設的數值時,及時發出點火信号,而且正時點火,保證驅動氣體發生器有足夠大的驅動電流等。
原理
汽車行駛過程中,傳感器系統不斷向控制裝置發送速度變化(或加速度)信息,由控制裝置(中央控制器)對這些信息加以分析判斷,如果所測的加速度、速度變化量或其它指标超過預定值(即真正發生了碰撞),則控制裝置向氣體發生器發出點火命令或傳感器直接控制點火,點火後發生爆炸反應,産生N2或将儲氣罐中壓縮氮氣釋放出來充滿碰撞氣袋。乘員與氣袋接觸時,通過氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量,達到保護乘員的目的。
汽車的安全氣囊内有疊氮化鈉(NaN3)與硝酸铵(NH4NO3)等物質。當汽車在高速行駛中受到猛烈撞擊時,這些物質會迅速發生分解反應,産生大量氣體,充滿氣囊。疊氮化鈉分解産生氮氣和固态鈉,硝酸铵作為氧化劑參與。
新型安全氣囊加入了可分級充氣或釋放壓力的裝置,以防止一次突然點爆産生的巨大壓力對人頭部産生的傷害,特别在乘客未佩戴安全帶的時候,可導緻生命危險。具體形式有:分級點爆裝置,即氣體發生器分兩級點爆,第一級産生約40%的氣體容積,遠低于最大壓力,對人頭部移動産生緩沖作用,第二級點爆産生剩馀氣體,并且達到最大壓力。總的來說,兩級點爆的最大壓力小于單級點爆。這種形式,壓力逐步增加。分級釋放壓力方式,囊袋上開有洩壓孔或可調節壓力的孔,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,一開始壓力達到設定極限,然後瞬時釋放壓力,以避免過大傷害。
分類
按數量
單氣囊、雙氣囊
在國内生産的中低檔轎車中标配的氣囊個數是1-2個,一般都是在車輛的駕駛和副駕駛位置各一個,用來保護前排成員在車輛發生猛烈撞擊時對胸部和腦部的有效保護。
四氣囊
在一些中檔的B級車中,一般都會裝有四個氣囊除了位于駕駛、副駕駛位的兩個,在它的側面車門内也裝有兩個。有效地緩沖了來自前方和側面的強大沖擊力。
多氣囊
在一些高檔車中像以安全性着稱的,瑞典的沃爾沃轎車在它的旗艦車型中全車配備了6個氣囊和18個氣簾,分别位于車内前排正副駕駛位,前後車門兩側各兩個,18個氣簾分布在前後擋風玻璃處,側面視窗處,對來自各個方向的撞擊提供最有效的保護。
氣囊式安全帶
防汽車反彈傷亡的氣囊式安全帶,原名防汽車氣囊反彈傷亡的保險帶,又稱氣囊式安全帶。在車用保險帶肩部及整體,設有标緻形氣囊裝置。該保險帶結合了傳統安全帶和安全氣囊的特性,為乘客提供了更高級别的碰撞安全保護。這項技術減少了事故發生時對乘客頭部、頸部和胸部的傷害,采用了氣囊式安全帶,進一步提升了該車型的安全創新設施,同時對于兒童老人是個福音。
這款氣囊式安全帶,當碰到意外情況時,安全帶會瞬間膨脹成氣囊狀,其緩解沖擊力的效果是傳統安全帶的5倍;一是面積大可以有效降低頭部與頸部的晃動,二是氣囊膨脹時具備一定的反作用力,能減少車禍中乘客容易出現的肋骨骨折、内髒器官受損和淤傷等現象,實現避免因氣囊彈傷頸椎的60%以上的傷亡事故。
側氣囊
側氣囊是安裝在座椅外側的,目的是減緩側面撞擊造成的傷害。很多廠家的車型都會标配前排兩個座椅的側氣囊,而裝配後排側氣囊的車型則很少。
膝部氣囊
大多數車型都隻配備了主、副駕駛安全氣囊、側氣囊等,其實車輛在真正發生正面碰撞時,下面是更應該受保護的,下面的膝部與中控台的距離最短,是最易造成骨折損傷的部位。
膝部安全氣囊是用來降低乘員在二次碰撞中車内飾對乘員膝部的傷害。膝蓋部分的氣囊位于前排駕駛座椅内,一旦打開能夠有效保護後排乘客的腰下肢體部位,從而也能緩解來自正面碰撞的前沖力。
頭部氣囊
頭部氣囊也叫側氣簾,在碰撞時彈出遮蓋車窗,以達到保護乘客的效果。
頭部氣囊主要針對側撞時乘車人的頭部進行保護。B柱側、窗玻璃,甚至安全帶側面支撐扣都有可能成為車禍中的殺手。那麼頭部氣囊就會把成員和這些東西隔開。
頭部氣囊安裝在車頂弧形鋼粱内,通常貫穿前後,受車身内橫向加速度傳感器控制。當橫向加速度大于正常值,且達到危險值時就會控制起爆。對于側撞、翻車等嚴重事故有着很好的人員保護功能。
按保護對象分
前方氣囊:駕駛氣囊;乘客氣囊;側邊氣囊:前座側邊氣囊;後座側邊氣囊;側邊氣簾;膝部氣囊。
啟動條件
為了保證安全氣囊在适當的時候打開,汽車生産廠家都規定了氣囊的起爆條件,隻有滿足了這些條件,氣囊才會爆炸。雖然在一些交通事故中,車内乘員碰得頭破血流,甚至出現生命危險,車輛接近報廢,但是如果達不到安全氣囊爆炸的條件,氣囊還是不會打開。
安全氣囊打開需要合适的速度和碰撞角度。從理論上講,隻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,這時安全氣囊才可能打開。這裡所說的速度不是我們通常意義上所理解的車速,而是在試驗室中車輛相對剛性固定障礙物碰撞的速度,實際碰撞中汽車的速度高于試驗速度氣囊才能打開。
汽車發生碰撞時的主要受力部位是保險杠和車身縱梁,為了緩沖碰撞時的沖擊力,車身前部大都設計有碰撞緩沖區,而且車身的剛度分布也是不均勻的。在一些事故中,例如當轎車與沒有後部防護裝置的卡車發生鑽入性追尾事故,或轎車碰撞護欄後發生翻車事故,或發生車身側面碰撞等,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面發生碰撞,碰撞車身部位的剛度很小,雖然車艙發生了很大的變形,造成了車内乘員受傷或死亡,但是由于碰撞部位不對,有時候氣囊并不能打開。尤其是在側向碰撞中,如未配置側安全氣囊,主副安全氣囊由于不能達到起爆條件不能引爆,很容易對乘車人員造成緻命傷害。
改良
從安全氣囊在使用過程中存在的缺陷可知,安全氣囊的基本設計目标是用來對付嚴重交通事故的,但在一些不太嚴重,的事故中,系統反應過度,反而會對駕乘人員施加作用過大,适得其反,造成不必要的傷害。
針對實際使用中存在的問題,更希望在安全氣囊展開之前,安全氣囊系統能夠精确感應汽車發生的碰撞,并按照程序來判斷碰撞事故的嚴重程度,如果碰撞級别比較低的話,隻需将安全帶的預緊機構拉緊即可;如果碰撞級别比較高,需要啟動安全氣囊,則将點燃氣囊的指令傳遞給氣囊系統。這也就是要求安全氣囊系統能夠準确地感應所發生的碰撞事故;并且能模仿人腦,根據實際的碰撞程度來判别安全氣囊是否需要展開,有一定靈活性;并且能夠針對不同體形的乘員适當的調整安全氣囊。
注意事項
首先,無論何時不應去敲打或撞擊安全氣囊所在的部位。更不應該用水去直接沖洗氣囊位置,因為受潮的安全氣囊在關鍵時刻無法保護你的生命。
然後是坐姿。一般來說駕駛員在駕車時不宜前傾,坐姿要緊貼座位,背椅應調到能夠舒适地控制汽車為好,這樣會有足夠的空間在發生意外後氣囊充分地發揮其保護作用。
對于副駕駛位置也有安全氣囊的車輛,絕不能讓兒童坐在前排或在此位置安置兒童座椅,除非可以手動關閉此位置的安全氣囊,否則氣囊引爆時會給兒童造成巨大的傷害。
除了以上三點需要注意的之外,還有一個重要的地方同樣需要謹記,在平時不系安全帶的狀況下,安全氣囊不但不能對乘員起到保護作用,還有可能會對乘員有嚴重的殺傷力。因為安全氣囊的爆發力是驚人的,在任何時候都足以給駕駛員以重創。
另外,還要注意氣囊的正确使用方法和辨别氣囊真假的方法。