Princip a konstrukce airbagu: historie, technika a současnost

Potřeba chránit cestující při nehodě byla jedním z hlavních témat vývoje automobilu od doby, kdy jejich rychlost začala být pro posádku nebezpečná. Nejblíže po ruce byla myšlenka využít ochranné nafukovací polštáře. Chyběla ovšem technika, která by ji realizovala.

Vzduchový vak byl sice popsán již dříve, v USA byl tématem airbag aktualizován zákon z roku 1969, vyžadující pasivní ochranný systém cestujících v každém novém automobilu. Pevné zavedení vzduchových vaků bylo stanoveno od ledna 1973, avšak tento termín se podařilo zásahy lobbistů odsunout až na září 1993.

Průkopníci a počátky vývoje

Tady je třeba pochválit Evropu, konkrétně automobilku Daimler-Benz, která poprvé namontovala airbag do sériového vozu (Mercedes-Benz třídy S) již v prosinci 1980. Stuttgartská společnost se také chlubí patentovou přihláškou airbagu, podanou 23. října 1971. Vzduchový vak však byl kvůli zapálení pyrotechnické náplně v blízkosti posádky stále přijímán s určitou nedůvěrou. Stačilo pár samovolných odpálení a psychóza strachu z jeho použití byla na světě.

Korunu jí nasadil Emil Greinier, který pracoval u Ford Motor Company právě na vývoji airbagu, ale označil jej dokonce jako nebezpečnější než katova oprátka. Samozřejmě systém ochrany cestujících airbagy se průběžně zdokonaloval a jejich počet ve voze narůstal, až se dostal na úroveň poněkud utopistické studie Mercedes-Benz X-Bag z roku 1994, která předpokládala sedm airbagů k využití pro různé havarijní situace.

Snadná cesty plněných vaků a technické varianty

První bezpečnostní vaky dostali řidič a spolujezdec v čelním provedení, které předpokládalo u tzv. amerického typu Full Size objem až 75 l pro řidiče, resp. až 150 l pro spolujezdce. Na rozdíl od USA byl v Evropě airbag brán od samého počátku jako nezbytný doplněk bezpečnostního pásu, takže objem eurobagu byl zhruba poloviční. Kromě jeho přímého plnění plynem z hoření pyrotechnické náplně se objevil také vak se systémem hybridní techniky plynového generátoru.

To znamená, že airbag není plněn přímo plynem vzniklým z hoření nálože, ale dalším stlačeným plynem v zásobníku, který se energií z hoření uvolňuje. O tom se již dnes nehovoří, patrně mu zlomil vaz delší čas potřebný k naplnění vlastního airbagu. A alespoň pro představu s jakými časy tato technologie pracuje - asi 10 ms trvá odpálení elektronické pyrotechnické náplně, samotný vak se naplní za 30 ms. Celá akce tak zabere dohromady pouhých 40 ms.

Technika pasivní ochrany posádky automobilu airbagy je nyní zase o pár kroků dál a její vývoj nadále pokračuje. Čelní vaky se plní podle intenzity nárazu ve dvou stupních, kdy pro lehčí náraz vystačí s aktivací pouze jedné komory vyvíječe, ale silnější náraz aktivuje obě komory a airbag chrání s náplní o vyšším tlaku.

Rychlost a design při bočních nárazech

Pro boční náraz je situace složitější - vzhledem k absenci deformační zóny je časový interval mezi nárazem a aktivací bočního airbagu zkrácen asi na 5 ms a samotné rozvinutí zhruba dvanáctilitrového vaku by mělo nastat během 15-20 ms. Pro ochranu posádky jsou airbagy ve značné míře rozhodující rychlostí naplnění a k tomu slouží čidla, včetně zrychlení, tlakových senzorů a nově i akustických senzorů pro komplexnější zmapování nehody.

Dodatečné informace mohou vést ke včasnější aktivaci, hlavně u airbagů pro ochranu osob při boční kolizi. V případě bočního provedení se nabídne i další typ vaku, umístěný mezi sousedními osobami uprostřed vozu, který zabraňuje vzájemnému nárazu hlav. Jeho zavedení do sériové produkce je otázkou jednoho až dvou let.

Airbagy v pásovém systému a moderní trendy

Sériové provedení airbagu bezpečnostního pásu (Belt-Bag) uvedl Ford Explorer modelového roku 2011, ačkoliv tento systém zkoušely dříve i jiné automobilky. Malé vozy čelí omezení prostoru pro zavazadla, ale vyrovnává to vhodně tvarovaný zadní okenní airbag. V poslední době se stává standardem kolenní airbag chránící řidiče před poraněním od sloupku řízení.

Často překvapuje, že při střetu dvou automobilů dochází k aktivaci airbagu pouze u jednoho z nich. Některé řídicí jednotky počítají s sekundárním nárazem a primární náraz ignorují - pokud přijde silnější náraz, aktivuje se airbag s maximální účinností.

Počet airbagů ve voze se zvyšuje - moderní vozy mohou mít až deset airbagů. U Škody se v současných modelech objevují čelní airbagy v volantu a palubní desce, boční v bočnicích sedadel, hlavové po stranách oken a také kolenní či středový airbag; jejich konstrukce se liší podle zaměření a části těla, kterou mají chránit.

Struktura, detekce a funkce

Airbag je v podstatě látkový vak, který se při srážce během několika milisekund naplní vzduchem. Hlavní součástí vzniklého plynu je dusík. Při aktivaci dojde k porušení krytu airbagu na předem určených místech a vak se naplní plynem. Začíná se tvar vaku a typ pyropatrony, která určuje rychlost naplnění. Detekci provádí senzory vozidla a řídicí jednotka rozhoduje, které airbagy mají být aktivovány.

Průběh činnosti airbagů je rychlý: detekce nárazu, odpálení pyrozapalovače, chemická reakce a tvorba plynu, následně plnění a rozvinutí. Příklady rychlostí: hlavový airbag plní do 25-35 ms, airbag řidiče do 30-40 ms. Vnitřní komory a průduchy u čelních airbagů umožňují řízené vyfukování po zachycení posádky.

Další poznámka: airbagy jsou součástí zádržného systému a správně fungují jen ve spojení s bezpečnostními pásy. Pro pozici a manipulaci s předměty v autě platí doporučení, že na důležitá místa je vhodné nic nepokládat - např. telefon na palubní desku či nohy na palubní desku mohou být nebezpečné projektily po odpálení.

Konstrukce a rozměry

Hlavní součástí jsou vak, inflátor a řídicí jednotka se senzory. Při nehodě je naplnění vaků odlišné podle typu - největší vaky před řidičem a spolujezdcem bývají naplněny velkým množstvím plynu z pyropatron a inflátoru; u hlavových, kolenních a středových airbagů se používají patrony s jiným principem, například adiabatické expanze.

Objem nafouknutého airbagu se liší: přibližně kolem 65 litrů u řidiče a kolem 90 litrů u spolujezdce. Při střetu se aktivují jen airbagy ve směru nárazu. Například pro čelní náraz musí být směr nárazu v ose automobilu nebo v úhlu ±30°, a intenzita nárazu musí překročit stanovenou práh pro daný typ airbagu.

Historie a současnost českých výrobců

Počet airbagů v moderních autech pokračuje v růstu i v českých automobilech. Například v modelech Škody mohou být až desítky airbagů, včetně čelních, bočních, hlavových, kolenních a středových. Technologický pokrok zahrnuje i senzory a řídicí jednotky, které zrychlují rozhodování a zlepšují synchronizaci naplnění.

Technologie airbagů bude i nadále reagovat na vývoj autonomních vozidel, která umožní cestujícím pobývat v interiéru i v jiných pozicích než dnes. Při vývoji se klade důraz na bezpečné používání personálního prostoru a kompatibilitu s tradičními systémy zabezpečení.

Často kladené otázky a současné trendy

Airbag je prvek pasivní bezpečnosti. Čelní airbagy a spolujezdce bývají integrovány do volantu a palubní desky; boční airbagy jsou ukryty ve sloupkách karoserie a hlavové vaky pokrývají boční okna.

Celý tento proces je velmi rychlý: od detekce po plnění trvá několik desítek milisekund; přesné časy se liší podle typu vaku. Předměty v blízkosti čelního a bočního airbagu by neměly být na místě, kde by mohly způsobit nebezpečné projektily po odpálení.

Tabulka: Přehled typů airbagů a jejich funkcí

Technologie airbagů zanedlouho oslaví u české automobilky 30. výročí. Poprvé se totiž airbagy čelní a spolujezdce objevily v roce 1995 jako volitelná výbava Škody Felicia. Historie bezpečnostních nafukovacích vaků ale sahá mnohem dále - v sériové výrobě se airbagy poprvé objevily v USA v roce 1973, patenty pocházejí z roku 1953.

tags: #princip #a #konstrukce #airbagu