Airbag: una pietra miliare nella protezione dagli urti

Possiamo considerarci fortunati se non ci siamo mai trovati faccia a faccia con un airbag. Nonostante ciò, la sua presenza e la maggiore sicurezza che fornisce è ormai qualcosa di naturale per ogni guidatore. In questo articolo, ti offriremo una breve storia di questo componente, spiegheremo come funziona e discuteremo le tendenze che guidano il mercato degli airbag.

Origine

Il brevetto per l’airbag per auto fu ottenuto dall’americano John W. Hetrick il 5 agosto 1952. Quasi contemporaneamente, l’ingegnere tedesco Walter Linderer fece domanda di brevetto, ma lo ottenne solo il 12 novembre 1953, circa tre mesi dopo il suo collega statunitense. I primi airbag da entrambi i ricercatori erano basati su un sistema a compressore d’aria, che veniva attivato da una molla in caso di urto o dallo stesso guidatori.

Successive ricerche negli anni ’60 hanno dimostrato che l’aria compressa non era sufficientemente rapida per gonfiare gli airbag meccanici per garantire la massima scurezza sicurezza, portando agli attuali airbag chimici ed elettrici.

Sebbene l’invenzione sia stata brevettata negli anni ’50, la sua prima applicazione commerciale non ebbe luogo fino alla scadenza del brevetto nel 1971, quando diverse auto Ford sperimentali furono dotate di airbag.

Nel 1964, l’ingegnere giapponese Yasuzaburou Kobori iniziò a lavorare su un sistema di “rete di sicurezza”. Questo concetto utilizzava un esplosivo per gonfiare l’airbag. L’inventore ottenne un brevetto in 14 paesi, ma morì nel 1975 poco prima che l’innovativo dispositivo diventasse popolare.

Nel 1967 si è verificato un cambiamento nello sviluppo dei sensori di impatto per l’airbag a seguito dell’invenzione da parte di Allen K. Breed ha inventato il meccanismo di rilevamento dell’impatto. Nel suo sistema, un sensore elettromeccanico con un magnete a sfera d’acciaio attaccato a un tubo può gonfiare un airbag fino a 30 millisecondi.

Per la prima volta, è stata utilizzata una piccola quantità di sodio azide al posto dell’aria compressa. Breed Corporation ha venduto questa innovazione a Chrysler.

All’inizio degli anni ’70, la General Motors iniziò a offrire auto dotate di airbag, inizialmente nelle berline Chevrolet Impala del 1973 acquistate dal governo. Queste auto presentavano un cruscotto in stile Oldsmobile del 1974 e un volante speciale che includeva un airbag sul lato del guidatore.

Principio di funzionamento

Gli airbag del veicolo sono controllati dall’unità di controllo airbag (ACU), che è un componente speciale dell’unità di controllo centrale dell’ECU. L’ACU monitora una serie di sensori correlati nel veicolo, inclusi accelerometri, sensori di collisione, sensori di pressione laterale (porta), sensori di velocità delle ruote, giroscopi, sensori di pressione dei freni e sensori di occupazione del sedile.

Pertanto, l’ACU funge spesso da registratore di eventi; non tutte le ACU EDR e non tutte le ACU includono la funzionalità EDR. L’ACU in genere contiene condensatori nei suoi circuiti in modo che il modulo rimanga alimentato e in grado di attivare gli airbag se il collegamento elettrico alla batteria del veicolo viene perso in un incidente.

L’airbag stesso e il suo sistema di gonfiaggio sono sempre nascosti all’interno del veicolo, dietro coperture di plastica o sportelli progettati per aprirsi quando gonfiati. Una volta raggiunta o superata la soglia richiesta, l’unità di controllo dell’airbag accende il propellente del generatore di gas per gonfiare rapidamente il sacco.

Non appena l’occupante colpisce l’airbag ed esercita una pressione, il gas viene rilasciato in modo controllato attraverso piccole prese d’aria. La capacità dell’airbag e la dimensione delle bocchette dell’involucro variano da veicolo a veicolo, ma l’obiettivo è sempre quello di distribuire la decelerazione (e quindi la forza) sul corpo dell’occupante e mitigare l’impatto – nell’interazione del meccanismo dell’airbag con le cinture di sicurezza.

I segnali provenienti dai vari sensori vengono inviati all’unità di controllo dell’airbag, che li utilizza per determinare l’angolo, il grado o la gravità dell’impatto, nonché altre variabili.

Ciascun dispositivo di blocco è normalmente azionato da uno o più elementi pirotecnici, costituiti da un conduttore elettrico avvolto in materiale combustibile. Tale elemento viene attivato da un impulso di corrente da 1 a 3 ampere in meno di 2 millisecondi. Quando il conduttore è abbastanza caldo, accende il materiale combustibile, provocando l’avvio del generatore di gas.

Nel pretensionatore della cintura di sicurezza, questo gas caldo viene utilizzato per spostare il pretensionatore della cintura di sicurezza. In un airbag, l’attivatore viene utilizzato per accendere il propellente solido nel dispositivo di gonfiaggio dell’airbag. Per effetto della combustione del propellente si produce un gas inerte che gonfia l’airbag in circa 20-30 millisecondi.

Se l’airbag si apre troppo lentamente, il rischio di lesioni per l’occupante a causa del contatto con l’airbag in fase di gonfiaggio può aumentare. Poiché di solito c’è una distanza maggiore tra il passeggero e il cruscotto, l’airbag lato passeggero è più grande e richiede più gas per gonfiarsi.

I vecchi sistemi airbag contenevano una miscela di sodio azide (NaN3), KNO3 e SiO2. Un tipico airbag lato guida contiene circa 50-80 g di NaN3, mentre il più grande airbag lato passeggero ne contiene circa 250. Entro circa 40 millisecondi dall’impatto, questi componenti reagiscono in tre diverse reazioni per produrre gas contenente azoto. Le reazioni sono, nell’ordine:

2 NaN3 → 2 Na + 3 N 2

10 Na + 2 KNO3 → K2 O + 5 Na2 O + N 2

K2O + Na2O + 2 SiO2 → K2 SiO3 + NaSiO23

È molto importante che i materiali utilizzati per la reazione non siano igroscopici, poiché l’umidità assorbita può sensibilizzare il sistema e causare il fallimento della reazione.

Sono in corso sforzi per trovare composti alternativi che potrebbero essere utilizzati negli airbag utilizzando reagenti meno tossici.

Tipologie e tendenze attualmente utilizzate

Gli airbag sono ormai un elemento indispensabile della maggior parte dei veicoli stradali e i progettisti sono costantemente alla ricerca di nuove zone dell’abitacolo in cui varrebbe la pena utilizzare gli airbag. Il loro numero sta crescendo e con esso la sicurezza in caso di incidente delle auto.

I tipi più popolari di airbag trovati oggi:

• Airbag frontali lato guidatore e passeggero
• Airbag posteriore per la seconda fila di sedili (urto frontale)
• Airbag laterale
• Airbag a tendina anteriori e posteriori
• Airbag a tendina con sensore di ribaltamento (RSCA)
• Airbag centrale
• Airbag per le ginocchia
• Airbag per proteggere il bacino
• Airbag con cintura di sicurezza
• Airbag pedone

Fonte:

https://en.wikipedia.org/wiki/Airbag#As_a_supplemental_restraint_system

https://en.wikipedia.org/wiki/Airbag#/media/File:Original_Airbag_Design_Blueprint_1953.png

https://pixabay.com/photos/crash-test-collision-1620608/

https://en.wikipedia.org/wiki/Airbag#/media/File:Gurtairbag.jpg

https://en.wikipedia.org/wiki/Airbag#/media/File:Airbag3.jpg