Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống an toàn thụ động SRS

Xe ô tô không chỉ là phương tiện di chuyển thông thường mà còn là nguồn nguy hiểm. Số lượng phương tiện không ngừng gia tăng trên các tuyến đường của Nga và thế giới, tốc độ di chuyển ngày càng lớn tất yếu dẫn đến số vụ tai nạn ngày càng gia tăng. Vì vậy, nhiệm vụ của các nhà thiết kế là phát triển không chỉ một chiếc xe thoải mái mà còn an toàn. Hệ thống an toàn thụ động giúp giải quyết vấn đề này.

Hệ thống an toàn thụ động bao gồm những gì?

Hệ thống an toàn thụ động trên xe bao gồm tất cả các thiết bị và cơ chế được thiết kế để bảo vệ người lái và hành khách khỏi bị thương nặng tại thời điểm xảy ra tai nạn.

Các thành phần chính của hệ thống là:

• dây an toàn với bộ căng và bộ hạn chế;
• túi khí;
• cấu trúc cơ thể an toàn;
• ghế an toàn cho trẻ em;
• công tắc ngắt kết nối pin khẩn cấp;
• tựa đầu chủ động;
• hệ thống gọi khẩn cấp;
• các thiết bị khác ít phổ biến hơn (ví dụ: ROPS trên thiết bị chuyển đổi).

Trong các phương tiện hiện đại, tất cả các phần tử SRS được kết nối với nhau và có các điều khiển điện tử chung để đảm bảo hiệu quả của hầu hết các thành phần.

Tuy nhiên, các yếu tố bảo vệ chính khi xảy ra tai nạn trên xe vẫn là dây đai và túi khí. Chúng là một phần của SRS (Hệ thống Hạn chế Bổ sung), cũng bao gồm nhiều cơ chế và thiết bị khác.

Sự phát triển của các thiết bị an toàn thụ động

Thiết bị đầu tiên được tạo ra để đảm bảo sự an toàn thụ động của một người trong ô tô là dây an toàn, được cấp bằng sáng chế đầu tiên vào năm 1903. Tuy nhiên, việc lắp đặt hàng loạt dây curoa trên ô tô chỉ bắt đầu vào nửa sau thế kỷ XX - năm 1957. Khi đó, các thiết bị được lắp trên ghế trước và cố định người lái và hành khách trong vùng xương chậu (hai điểm).

Dây đai an toàn ba điểm được cấp bằng sáng chế vào năm 1958. Sau một năm nữa, thiết bị bắt đầu được lắp đặt trên những chiếc ô tô sản xuất.

Vào năm 1980, thiết kế đai đã được cải tiến đáng kể với việc lắp đặt một bộ phận căng giúp đai vừa vặn nhất tại thời điểm va chạm.

Túi khí xuất hiện trên ô tô muộn hơn rất nhiều. Mặc dù thực tế là bằng sáng chế đầu tiên cho một thiết bị như vậy đã được cấp vào năm 1953, những chiếc xe hơi sản xuất bắt đầu được trang bị gối chỉ vào năm 1980 tại Hoa Kỳ. Lúc đầu, túi khí chỉ được lắp cho người lái và sau đó - cho hành khách phía trước. Năm 1994, lần đầu tiên túi khí tác động bên được giới thiệu trên các phương tiện giao thông.

Ngày nay, dây đai an toàn và túi khí cung cấp sự bảo vệ chính cho những người ngồi trong xe. Tuy nhiên, cần nhớ rằng chúng chỉ phát huy tác dụng khi thắt dây an toàn. Nếu không, các túi khí được triển khai có thể gây thêm thương tích.

Các loại đòn

Theo thống kê, hơn một nửa (51,1%) số vụ tai nạn nghiêm trọng có nạn nhân là do va chạm trực diện với đầu xe. Đứng thứ hai về tần suất là các tác động phụ (32%). Cuối cùng, một số ít các vụ tai nạn xảy ra do va chạm vào phía sau xe (14,1%) hoặc khi lật xe (2,8%).

Tùy thuộc vào hướng tác động, hệ thống SRS xác định thiết bị nào nên được kích hoạt.

• Trong một va chạm trực diện, các thiết bị mở rộng dây đai an toàn được triển khai, cũng như các túi khí phía trước của người lái và hành khách (nếu va chạm không nghiêm trọng, hệ thống SRS có thể không kích hoạt túi khí).
• Trong tác động trực diện - chéo, chỉ bộ căng đai mới có thể được tác động. Nếu va chạm nghiêm trọng hơn, túi khí phía trước và / hoặc đầu và bên hông sẽ cần được triển khai.
• Trong một va chạm bên, túi khí đầu, túi khí bên và bộ căng đai ở bên va chạm có thể được triển khai.
• Nếu tác động đến phía sau xe, bộ cài dây an toàn và bộ ngắt ắc quy có thể được kích hoạt.

Logic của việc kích hoạt các yếu tố an toàn bị động của ô tô phụ thuộc vào các trường hợp cụ thể của tai nạn (lực và hướng tác động, tốc độ tại thời điểm va chạm, v.v.), cũng như kiểu dáng và kiểu dáng của ô tô.

Sơ đồ thời gian va chạm

Vụ va chạm của ô tô xảy ra trong tích tắc. Ví dụ, một chiếc ô tô đang di chuyển với tốc độ 56 km / h và va chạm với chướng ngại vật đứng yên thì dừng hẳn trong vòng 150 mili giây. Để so sánh, trong cùng một thời gian, một người có thể có thời gian để chớp mắt. Không có gì ngạc nhiên khi cả tài xế và hành khách đều không có thời gian để thực hiện bất kỳ hành động nào để đảm bảo an toàn cho chính mình tại thời điểm va chạm. SRS phải làm điều này cho họ. Nó kích hoạt bộ căng đai và hệ thống túi khí.

Trong một tác động từ bên hông, các túi khí bên còn mở ra nhanh hơn - không quá 15 mili giây. Diện tích giữa bề mặt biến dạng và cơ thể người là rất nhỏ, do đó tác động của người lái hoặc hành khách lên thùng xe sẽ xảy ra trong khoảng thời gian ngắn hơn.

Để bảo vệ một người khỏi va chạm lặp đi lặp lại (ví dụ: khi xe ô tô cán qua hoặc lái xuống mương), các túi khí bên sẽ được bơm căng trong thời gian dài hơn.

Cảm biến va đập

Hiệu suất của toàn bộ hệ thống được đảm bảo bởi các cảm biến xung kích. Các thiết bị này phát hiện va chạm đã xảy ra và gửi tín hiệu đến bộ phận điều khiển, từ đó sẽ kích hoạt các túi khí.

Ban đầu, chỉ có cảm biến va chạm trực diện được lắp đặt trên ô tô. Tuy nhiên, khi các phương tiện bắt đầu được trang bị thêm gối, số lượng cảm biến cũng được tăng lên.

Nhiệm vụ chính của các cảm biến là xác định hướng và lực tác động. Nhờ các thiết bị này, trong trường hợp xảy ra tai nạn, chỉ những túi khí cần thiết mới được kích hoạt, chứ không phải tất cả mọi thứ trên xe.

Loại cảm biến cơ điện là loại truyền thống. Thiết kế của họ rất đơn giản nhưng đáng tin cậy. Các yếu tố chính là một quả bóng và một lò xo kim loại. Do quán tính xảy ra khi va chạm, viên bi làm thẳng lò xo, đóng các tiếp điểm, sau đó cảm biến xung kích sẽ gửi một xung đến bộ phận điều khiển.

Độ cứng tăng lên của lò xo không cho phép cơ cấu được kích hoạt khi phanh đột ngột hoặc tác động nhẹ vào chướng ngại vật. Nếu ô tô đang chuyển động với tốc độ thấp (đến 20 km / h) thì lực quán tính cũng không đủ để tác dụng lên lò xo.

Thay vì cảm biến cơ điện, nhiều ô tô hiện đại được trang bị thiết bị điện tử - cảm biến gia tốc.

Nói một cách đơn giản, cảm biến gia tốc được bố trí giống như một tụ điện. Một số tấm của nó được cố định một cách chắc chắn, trong khi những tấm khác có thể di chuyển và hoạt động giống như một khối địa chấn. Khi va chạm, khối lượng này chuyển động làm thay đổi điện dung của tụ điện. Thông tin này được giải mã bởi hệ thống xử lý dữ liệu, gửi dữ liệu nhận được đến bộ phận điều khiển túi khí.

Cảm biến gia tốc có thể được chia thành hai loại chính: điện dung và áp điện. Mỗi người trong số họ bao gồm một phần tử cảm biến và một hệ thống xử lý dữ liệu điện tử nằm trong một nhà.

Cơ sở của hệ thống an toàn thụ động của xe được tạo thành từ các thiết bị đã được chứng minh hiệu quả thành công trong nhiều năm. Nhờ sự làm việc không ngừng của các kỹ sư và nhà thiết kế, cải thiện hệ thống an toàn, người lái xe và hành khách có thể tránh được những chấn thương nghiêm trọng khi xảy ra tai nạn.