Praktická dílna. Systémy... pasivní bezpečnosti. utoexper. prosinec Motor Systémy a příslušenství. Servis Podvozek Organizace práce

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Automobil od A do Z

Servis

Podvozek

Organizace práce

Motor

Systémy a příslušenství

Bezpečnost a hygiena práce

Geometrie

Nářadí a vybavení dílen

Paliva a maziva

Diagnostika a měření

Elektr. zařízení, elektronika

Praktická dílna Systémy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pasivní bezpečnosti A ut oEXPER T utoEXPER oEXPERT

pr osinec 200 4 prosinec 2004 priloha.p65

1

17.11.2004, 14:34

1

P R A K T I C K Á

D Í L N A

pasivní bezpečnost

Systémy pasivní bezpečnosti

Český vozový park v současné době čítá něco málo přes 5,1 milionu motorových vozidel. S uvedeným počtem vozidel bohužel stále vzrůstá i agresivita řidičů a z našich silnic se tak mnohdy stává závodiště. Někteří si navíc neberou servítky ani ve městě, kde je pravděpodobnost střetu s jiným účastníkem silničního provozu mnohem vyšší. O zoufalém stavu na našich silnicích neúprosně vypovídá i statistika nehodovosti. Od roku 1989 na silnicích ČR roste meziročně počet dopravních nehod přibližně o 15 až 20 % a do 24 hodin po nehodě umírá přes 1300 lidí, což je navzdory stále se zvyšující bezpečnosti vozidel nárůst o téměř 70 % oproti minulosti. Je tedy více než jasné, že chyba nevězí ve stále se zlepšující technice vozidel, ale v technice jízdy těch, kteří sedí za volantem – avšak tím se v této příloze zabývat nebudeme. Navzdory uvedeným statistikám i neustále se zvyšující hustotě silničního provozu se trvalým vývojem automobilové techniky dosahuje značného poklesu počtu usmrcených nebo těžce zraněných osob při některých typech automobilových nehod. Kromě zdokonalení systémů aktivní bezpečnosti, které jsme popisovali ve dvou minulých praktických dílnách, se na tomto poklesu podílí především zvý-

2

priloha.p65

šení pasivní bezpečnosti automobilů. Tedy prvků, které snižují možné následky na zdraví posádky po vzniklé nehodě. Již při návrhu konstrukce karoserie se pomocí tzv. „crash“ testů neustále optimalizuje její deformační chování při nehodě. V neposlední řadě se ochrana posádky podstatně zvýšila i vymoženostmi elektroniky a přídavných zádržných systémů. K těm kromě tří-

bodových bezpečnostních pásů s napínačem patří i dnes již velmi početné vybavení vozidla vzduchovými vaky – airbagy, které se při nehodě mohou nafouknout, a chránit tak tělo řidiče nebo jeho spolujezdce před nárazem na vnitřní části vozidla či na plochu čelního nebo bočního skla. Airbag, přihlášený k patentování již v 50. letech, se stal v USA koncem sedmdesátých let, vzhledem k tamním

autoEXPERT Aut oEXPER T utoEXPER oEXPERT

2

pr osinec 200 4 prosinec 2004 17.11.2004, 14:34

P R A K T I C K Á

platným předpisům pro ochranu posádky a nepovinnému používání bezpečnostních pásů, nutností – nejprve pro řidiče a později i pro spolujezdce. Je však nesporné, že se použití tříbodového bezpečnostního pásu a airbagu optimálně doplňuje a jen společně mohou tyto prvky dosáhnout nejlepší účinnosti. Navíc bez použití bezpečnostního pásu se airbag stává nebezpečnou zbraní, která exploduje přímo proti řidiči, jehož tělo je při nárazu doslova vymrštěno proti nafukujícímu se vaku. V Evropě, kde je používání bezpečnostních pásů povinné, jsou z tohoto důvodu prahové hodnoty pro aktivaci airbagu (intenzity zpoždění při nehodě) upraveny. Při nárazu v nízkých rychlostech přejímají funkci zadržení nejprve bezpečnostní pásy, a teprve při nárazech ve vyšší rychlosti se navíc ještě aktivuje jeden nebo více airbagů. V Německu se airbagy u řidiče a spolujezdce prosadily teprve v 80. letech, nejprve ovšem u automobilů vyšších tříd. V polovině 90. let k těmto dvěma airbagům přistoupil ještě boční airbag a krátce na to i airbag pro ochranu hlavy. V současnosti lze na vybavení automobilu airbagy pro řidiče a spolujezdce i bočními airbagy pro ces-

tující na předních sedadlech v kombinaci s bezpečnostními pásy nahlížet jako na standard. Automobil vyšší třídy je dnes sériově vybaven až deseti air-

bagy (airbag řidiče a spolujezdce pro čelní náraz, boční i hlavové airbagy vpředu i vzadu, vlevo a vpravo) a pyrotechnickými napínači u všech bezpeč-

Obr. 1. Rozmístění různých typů airbagů v interiéru vozidla.

A ut oEXPER T utoEXPER oEXPERT


3

D Í L N A

17.11.2004, 14:34

3

P R A K T I C K Á

nostních pásů vpředu i vzadu, které jsou aktivovány řídicí jednotkou postupně a podle nutnosti (obr. 1).

Air bag řřidič idič e Airbag idiče a s s polu jezdce polujezdce Princip funk ce funkce a je dno tliv é součás ti a jedno dnotliv tlivé součásti Při nehodě vozidla čelním nárazem mohou řidič i spolujezdec utrpět těžká poranění hlavy a hrudníku, jsou-li nekontrolovatelně vrženi na volant, přístrojovou desku nebo na čelní sklo. Zapnutý bezpečnostní pás (i s napínačem) sice tento náraz zmenšuje, při vyšších rychlostech mu však nemůže zcela zabránit. Aby se takovému nárazu předešlo, aktivuje se při čelním nárazu ve zlomcích sekundy airbag, tzn. že se nafoukne vzduchový vak jak u řidiče před volantem, tak i u spolujezdce před přístrojovou deskou. Časový průběh aktivace airbagu řidiče je jako příklad zobrazen a popsán na obrázcích 2 až 6. Uváděné časové hodnoty jsou specifické pro jednotlivé automobily. Jen s minimální časovou změnou platí uvedené hodnoty i pro airbag spolujezdce. V dalším textu budou nejprve popsány součásti airbagu a jejich funkce na příkladu aplikace tohoto systému pasivní bezpečnosti u airbagu řidiče. Původní zádržný systém s airbagem řidiče (obr. 7) se skládal z: ● nafukovatelného vzduchového vaku se štěrbinovými otvory; ● vyvíječe plynu se zapalovací cívkou pro nafouknutí vzduchového vaku; ● elektronické řídicí jednotky se zabudovaným snímačem zrychlení (snímač nárazu), kondenzátorem (jako rezervním zdrojem energie) a napěťovým transformátorem; ● kontrolky pro kontrolu systému; ● jednoho nebo dvou čelních snímačů v závislosti na výrobci (další snímače zrychlení byly u prvních systémů potřebné pro zabránění nesprávné aktivace – vzhledem k rychlému rozvoji tohoto bezpečnostního systému nejsou tyto další snímače již zapotřebí); ● do spirály stočeného kabelu pro zaručené spojení mezi sloupkem řízení

4

priloha.p65

D Í L N A

Obr. 2. Časový průběh spuštění airbagu – 1. Asi po 10 milisekun− dách je automobil již silně zpomalen a je−li překročena prahová hodnota, airbag se aktivuje. Rychlost při nárazu asi 80 km/h.

Obr. 3. Časový průběh spuštění airbagu – 2. Asi po 20 milisekun− dách se airbag začíná rozpínat, řidič i posádka vozu se pohybují dopředu, deformační prvky na předku automobilu jsou již částečně deformovány. Obr. 4. Časový průběh spuštění airbagu – 3. Asi po 30 milisekun− dách je airbag již úplně nafouknut, energie srážky je částečně snížena zapnutým bezpečnost− ním pásem, který se prodloužil. Obr. 5. Časový průběh spuštění airbagu – 4. Asi po 80 milisekun− dách se řidič hlavou a horní částí těla zabořuje do airbagu, plyn se pod tímto tlakem vytlačuje do stran, deformační zóny karoserie jsou zdeformovány, vozi− dlo se zastavuje. Obr. 6. Časový průběh spuštění airbagu – 5. Asi po 120 milisekun− dách je airbag již téměř prázdný, řidič se na sedadle pohybu− je zpět.


4


P R A K T I C K Á

Obr. 7. Součásti bezpečnostního systému s airbagem. 1 – nafukovatelný vzduchový vak 2 – generátor plynu se zapalovací cívkou 3 – řídicí jednotka 4 – čelní snímače 5 – vinutý kabel přívodního vedení

D Í L N A

a volantem (toto spojení není u všech výrobců nebo automobilů podmínkou). Nejčastější místa uložení a rozmístění jednotlivých součástí airbagu řidiče a spolujezdce i vyznačení oblasti jejich aktivace při čelním nárazu (až do úhlu asi 30° od osy automobilu) jsou dobře patrná z obr. 8. Funkčnost každého systému s airbagy se průběžně samočinně sleduje a případné nedostatky nebo závady jsou řidiči indikovány pomocí příslušné kontrolky. Její funkce závisí na výrobci elektrického zařízení vozidla. U většiny vozidel ovšem platí, že při zapnutí klíčku zapalování do polohy 1 spínací skříňky kontrolka svítí. Pokud do 4 až 6 sekund zhasne, nebyla kontrolní elektronikou v řídicí jednotce objevena žádná závada a systém je ve funkční pohotovosti. Dojde-li nyní k nehodě s čelním nárazem, při kterém jsou překročeny definované prahové hodnoty zpomalení/aktivace, pak napěťový signál ze snímače zrychlení aktivuje v řídicí jednotce proudový impulz, který je kabelem přiveden k vyvíječi plynu. U airbagu řidiče se

Obr. 8. Umístění součástí airbagu a zóny jejich účinnosti. 1 – čelní snímače 2 – řídicí jednotka s bezpečnostním snímačem 3 – airbagy na straně řidiče a spolujezdce 4 – kontrolka airbagu na sdruženém přístroji na palubní desce



5

17.11.2004, 14:34

5

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Obr. 9. Propojení pomocí kabelu navinutého na hřídel volantu.

často pro bezpečné a dokonalé propojení místo běžného jezdcového kontaktu používá izolované vinuté pružiny a kabelu navinutého kolem hřídele řízení nebo navíjecí kladky (obr. 9). Zapalovací proud o napětí asi 35 V je i při nehodou způsobeném přerušení napájení z baterie poskytován kondenzátorem v řídicí jednotce. V případě, že jsou použity přídavné čelní snímače zrychlení, musí být rovněž alespoň jeden z nich napojen na pomocný kontakt řídicí jednotky, která má na starosti aktivaci airbagů. Obrázky 10 a 11 ukazují dva různé typy čelních snímačů. U prvního typu čelního snímače se přes kontakt pohybuje váleček proti předepnuté páskové pružině (obr. 10), u druhého se otáčí excentrický rotor s excentrickým závažím proti spirálové pružině, takže spojí otočné a pevné kontakty. Zápalný proudový impulz vyvolá ve vyvíječi plynu (obr. 12) pomocí Obr. 10. Čelní snímač: a) v klidové poloze b) s příslušně zpožděnou aktivací

6

priloha.p65


6


P R A K T I C K Á

D Í L N A

Obr. 11. Konstrukce čelního snímače.

Obr. 12. Průřez hrncovým koaxiálním vyvíječem plynu.

zápalného prachu zapálení tuhého paliva. Přitom se vyvíjí velké množství plynu, které nafukuje vzduchový vak. Tento hnací plyn se ještě před Obr. 13. Trubkový vyvíječ plynu.

vstupem do vaku čistí a ochlazuje ve speciálním kovovém filtru. Asi po 30 milisekundách se vzduchový vak nafoukne na svůj celý ob-

jem (např. 80 l u airbagu řidiče). Díky otvorům na bočních stranách vzduchového vaku směrem od řidiče se část plynu opět vypouští tak, že po uplynutí 100 až 120 ms je vzduchový vak z větší části opět prázdný (viz obr. 6). Vzduchový vak na straně spolujezdce má objem až 150 l (v závislosti na výrobci), a proto ho nafukují dva koaxiální vyvíječe plynu, zapálené krátce po sobě, s prodlevou 5 až 10 ms. U airbagu spolujezdce se však často používá i trubkový vyvíječ plynu (obr. 13). Jeho funkce je stejná jako u koaxiálního vyvíječe, a další, tj. studený vyvíječ plynu, používaný rovněž u airbagu spolujezdce, funguje jen zčásti rozdílně (obr. 14). U něj se naplní zásobník stlačeného plynu na tlak asi 20 MPa. Ten se při aktivaci otevře pomocí zapalovací jednotky a stlačený plyn pak proudí vypouštěcím otvorem a plní vzduchový vak. Také u airbagu spolujezdce se vzduchový vak nezávisle na použitém systému vyvíjení plynu vyprazdňuje výpustnými otvory na odvrácené straně od posádky, přičemž airbag spolujezdce je většinou aktivován společně s airbagem řidiče. V současnosti používají někteří výrobci vozidel dvoustupňové vyvíječe plynu pro airbagy řidiče i spolujezdce, které se zapalují podle typu a vážnosti nehody v různých časových intervalech, čímž se dosahuje optimálního ochranného účinku. Není-li místo spolujezdce obsazeno, což je častým případem, je aktivace airbagu spolujezdce zbytečná a vznikají tak jen další náklady na opravu. Aby se tomu zabránilo, je u některých automo-



7

17.11.2004, 14:34

7

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Obr. 14. Studený vyvíječ plynu s otvíracím mechanismem. 1 – zapalovací jednotka 2 – otvírací mechanismus 3 – zásobník stlačeného plynu s náplní (tlak asi 20 MPa) 4 – vypouštěcí otvor

bilů zabudován systém pro rozpoznávání obsazení míst a spolujezdce. V tomto případě se jedná o speciální podložku pod potahem sedadla spolujezdce, která je opatřena snímači tlaku a jednoduchou vyhodnocovací elektronikou (obr. 15). Při indikaci hmotnosti nad 12 kg vysílá vyhodnocovací elektronika signál do řídicí jednotky a sedadlo spolujezdce hodnotí jako obsazené. Není-li místo spolujezdce s aktivací čelních airbagů při nehodě obsazeno, aktivuje se pouze airbag řidiče, ne však airbag spolujezdce. Systém funkci rozpoznávání obsazení

sedadla spolujezdce neustále sleduje a v případě závady ji nejen signalizuje varovným světlem, ale z bezpečnostních důvodů považuje místo spolujezdce za obsazené. Airbag spolujezdce se pak vždy spouští společně s airbagem řidiče.

Bezpečnos tní př edpisy Bezpečnostní předpisy Pokud se nerozsvítí kontrolka airbagu (nebo u jiných výrobců svítí trvale, případně bliká), identifikovala řídicí jednotka pomocí kontrolní elektroniky nějakou závadu v systému. Systém airbagů je pak v závislosti na okolnostech čás-

tečně nebo zcela nefunkční. V takovém případě je třeba přečíst paměť závad a příslušné vadné součásti vyměnit. Opravy dílů nebo celého systému airbagů výrobci většinou nedovolují. Protože se jak u airbagu, resp. různých airbagů, tak u většiny systémů napínačů bezpečnostních pásů jedná o pyrotechnické objekty, podléhá zacházení s nimi, jejich přeprava a skladování podmínkám stanoveným zákonem o látkách s nebezpečím výbuchu (zákon o výbušninách). Kromě toho je při opravách a podobných operacích třeba mít na paměti, že každá chyba může způsobit těžké následky, zraněním počínaje a v nejhorším případě smrtí konče. Z uvedených důvodů proto výrobci jednotlivých zařízení sestavili bezpečnostní pokyny, které ovšem bohužel nemohou vyloučit všechny možné eventuality. Proto je třeba zásadně všechny body dodržovat, a to bez výhrad.

➟

Zk ušební, montážní i demonZkušební, o vádět jen odbor tážní pr áce lz práce lzee pr pro odbor-ně vyš k olenou obsluhou s největší vyšk mo žnou pečliv os tí. možnou pečlivos ostí.

➟

Př ed započ ací na Před započee tím všech pr prací bagy tním sy bezpečnostním syss tému s air s airbagy bagy,, bezpečnos r es p. napínačích bezpečnos tních pá esp. bezpečnostních pá-sů, je tř eba př er ušit napájení buď třeba přer erušit bezpečnos tním vypínač em – je-li na bezpečnostním vypínačem na-mont o ván, nebo odpo jením ak umumonto odpojením akumuo i pr o pr ov lát or u. Platí tto látor oru. i pro práce přii rro áce př nání a svař o vání kkar ar oserií. a svařo aroserií.

➟

Po př er ušení napájení se musí přer erušení něk olik minut počk at, ab y se zajis tiněkolik počkat, aby zajistilo, žžee se zapalo vací kkondenzát ondenzát or y zapalovací ondenzátor ory v ř ídicí jedno jí. v řídicí jednott ce úplně vybi vybijí.

➟

Bezpečnos tní sy y lz ouBezpečnostní syss tém témy lzee zk zkouše ušebních kkabelů abelů šett jen pomocí zk zkušebních a př ís tr o jů př edepsaných výr obcem, a přís ístr tro předepsaných výrobcem, a t o pouz o vaném sstt a vu. a to pouzee vvee vymont vymonto Kontr olu bezpečnos tních sy ontrolu bezpečnostních syss témů je vádět podle př edpisů obtř eba pr o třeba pro předpisů výr výrobce v pr er valech. v praa videlných int inter ervalech.

➟

Obr. 15. Podložka pro rozpoznávání obsazení místa spolujezdce s vyhodnocovací elektronikou.

8

priloha.p65

Poš koz ené, opo tř ebené nebo po ošk ozené, opotř třebené po-užité díly sy syss tému se nesmějí znovu mont o vat ani do jiných vvozi ozi del. monto ozidel. Obzvláš tě v těcht o př ípadech je více Obzvláště v těchto případech ne vat výlučně no novv é nežž vhodné použí používat


8


P R A K T I C K Á

D Í L N A

Obr. 16. Různá provedení pyrotechnických konektorů.

a originální díly! V adné součás Vadné součásti ti o ž i jejich kkabelo abelo vá syss tému, jak jako abelová sy př ipo jení, se nesmějí opr připo ipojení, opraa v o vat, ale musí se vždy vyměnit.

➟

Z bezpečnos tních dův odů je Z bezpečnostních důvodů u všech pyr o t echnických sy pyro syss témů v elký poč onekt or ů opatř en započee t kkonekt onektor orů opatřen budo vaným zkr at o vacím kkont ont ak budovaným zkrat ato ontak ak-t em, kt er ý př až ení kkonekt or u onektor oru kter erý přii vyt vytaž ažení onekt s po jí nakr átk o napájení a sv or ku pojí nakrátk átko a svor ork or ů k os tr y. Čas ostr try Častt o bývají u k u konekt onektor orů onekt o sy ván y i r ůzné těchto syss témů použí používán vány i různé těcht t ypy blok o vacích mechanismů, ab y bloko aby se zajis tilo bezpečné př ipo jení. zajistilo ipojení. F unkčnos o kkonekt onekt ů musí unkčnostt těcht těchto onektor orů or být vždy zar uč ena – jejich opr zaruč učena opraavy pr o t o nejsou do y. Jak o př íklad pro dovv olen oleny Jako příklad jsou ttedy edy na obr 6 zzobr obr az en y rrůzůzobr.. 116 obraz azen eny né ttypy ypy kkonekt onekt ů. onektor orů. or

a nesmějí být ponechán y bez doponechány hledu.

➟

Jedno tky air bagů je tř eba po Jednotky airbagů třeba o vání zásadně odkládat ttak vymonto ak,, vymont ak ab y jejich polš tář o vá sstr tr ana (polš tář aby polštář tářo trana (polštář pr o utlumení nár azu) směř o vala napro nárazu) směřo hor u, rres es p. vyvíječ plynů bbyl yl dole. horu, esp. Součás ti sy Součásti syss tému nesmí př přii jít do sstt y k u s tuk em, olejem, vvodou, odou, čis ticími s tukem, čisticími pr os tř edky a jim podobnými látk ami. pros ostř tředky látkami.

➟

Bezpodmínečně je tř eba zabr átřeba zabránit i kr átk odobému vlivu tteplo eplo i krátk átkodobému eplott nad 100 °C °C..

➟

Př ipo jo vání napájení nePřii př připo ipojo jování smí v aut omobilu vyba v automobilu vybavv eném air air-bagy nikdo být.

➟

Př epr klado vání py Přepr epraa v o vání a s a sklado kladování py-r o t echnických př edmětů se smí pr opředmětů provádět jen v pův odním balení (platí v původním t o i pr o ner ozmont o vané jedno tky i pro nerozmont ozmonto jednotky air bagů, rres es p. napínačů pásů, kt er airbagů, esp. kter eréé jsou odesílán y zpět výr obci). odesílány výrobci).

➟

Př epr o t echnických př edPřepr epraa va pyr pyro předmětů je do dovv olena pouz pouzee př přii jejich ulo vazadlo uložž ení v za v zavazadlo vazadlovv ém nebo ná ná-klado os u aut omobilu. kladovv ém pr pros ostt or oru automobilu.

➟

N a bezpečnos tních sy bezpečnostních syss témech jak o celk u se nesmějí pr o jako celku provádět žádné změn y, jak o např změny jako např.. další nálepky nálepky,, kr yt y nebo jiné změn y montážních kryt yty změny poloh př edepsaných kkons tr uk cí. předepsaných onstr truk ukcí. ons

➟

Pyr o t echnické součás ti musePyro součásti jí být namont o ván y ok amžitě po namonto vány okamžitě odebr ání zzee sskladu kladu náhr adních dílů odebrání náhradních

Obr. 17. Odpálení airbagů ve vozidle na dálku.



9

17.11.2004, 14:34

9

P R A K T I C K Á

Došlo-li při nehodě k aktivaci bezpečnostních systémů, může být za některých okolností z důvodu zajištění důkazů apod. účelné vymontovat a uložit řídicí jednotku. Tento případ může někdy nastat i tehdy, kdy k aktivaci airbagu nedošlo. U vozidel s airbagem spolujezdce je třeba dbát dále na to, že při provozu vozidla se nesmí dětská sedačka montovat proti směru jízdy, protože by to v případě nehody s aktivací airbagu mohlo mít smrtelné následky pro přepravované dítě. Pokud to však výrobce dovoluje, může být na přání zákazníka airbag spolujezdce odsta-

D Í L N A

Před sešrotováním automobilu se musí airbagy, resp. napínače pásů, u kterých nedošlo k aktivaci, odpálit na dálku. To se provádí pomocí spouštěcího nástroje (zapalovacího kabelu), pokud ho příslušný výrobce dává k dispozici a odpálení na dálku povoluje. Jinak je třeba všechny pyrotechnické díly vymontovat a zaslat zpět výrobci. Při dálkovém odpalování se zapalovací kabel připojí k pyrotechnické jednotce (vyvíječi plynů) a ke zdroji palubního napětí – akumulátoru. Dálkové odpálení může být provedeno v původním stavu s pevným zabudováním, jak ukazuje obr. 17, nebo pomocí předem

připraveného balíku pneumatik, jak ukazuje obr. 18 a jak bude ještě uvedeno v dalším textu. Pro oba způsoby přitom platí, že všechny volně ležící předměty musí být odstraněny z dosahu rozpínání a při odpalování musí být dodržena bezpečnostní vzdálenost 10 m, což platí i pro nezúčastněné osoby. Automobil, resp. balík pneumatik je třeba postavit na vhodné volné místo a osobám, kterých se to může týkat, je třeba předem oznámit způsobení velkého hluku. Po odpálení se musí jednotka airbagu ochladit (pod dohledem); při selhání se musí rovněž několik minut vyčkat, než se lze k automobilu nebo

Obr. 18. Provedení ochranné klece pro odpálení airbagů na dálku, sestavené z ojetých pneumatik.

ven. To se děje příslušným přeprogramováním řídicí jednotky a pro jistotu ještě odpojením konektoru airbagu spolujezdce. Přání zákazníka, podané informace a provedené práce by měly být vždy zaznamenány písemně a zákazníkem podepsány. Po nehodě, při které došlo k aktivaci jednoho nebo více airbagů, je třeba použité jednotky vyměnit i s ochrannými kryty, krycími maskami i vyvíječi plynu, stejně tak je třeba vyměnit čelní snímače (jsou-li namontovány), resp. i snímače bočních airbagů, někdy i řídicí jednotku (požadavky výrobce mohou jít ještě dále).

10

priloha.p65

Obr. 19. Schéma zapojení systému pasivní bezpečnosti s airbagem.


10


P R A K T I C K Á

D Í L N A

elektronického systému – kontrola napájení (plus a minus/kostra). Kromě připojení na kostru lze měřením odporu zkoušet kontrolní žárovku, kontaktní prstenec/vinutou pružinu/spirálový kabel a v případě, že jsou namontovány, i čelní snímače. Kromě toho je potřeba měřením odporu přezkoušet, zda mají všechny konektorové spoje dobré spojení a zaručují dostatečně kvalitní přenos signálů. Obrázek 19 ukazuje ještě možný příklad schématu zapojení systému s airbagem řidiče i spolujezdce.

Obr. 20. Airbag Torax vzadu a vpředu – objem asi 14 l.

➟

Př acích na sy Přii všech pr pracích sysstémech s pyr o t echnickými díly dbejt os pyro dbejtee pr prosím výše uv edených bezpečnos tuvedených bezpečnostních zásad. T y platí i pr o sy y Ty i pro syss tém témy napínačů bezpečnos air bagů a airbagů a napínačů bezpečnostt er y ních pásů, kt kter eréé jsou popiso popisovv án ány v následu jících kkapit apit olách. v následujících apitolách.

Boční air bagy airbagy

Obr. 21. Uspořádání bočního airbagu. 1 – sedadlo řidiče 4 – snímač 2 – boční airbag 5 – řídicí jednotka 3 – konektorová spojka

k místu likvidace pyrotechnické náplně přiblížit. Svazek pneumatik pro odpálení airbagů se sváže ze čtyř ojetých pneu bez disků a jedné s diskem (obr. 18). Nejprve se k sobě drátem (několikanásobným ovinutím) pevně sváží vždy dvě pneumatiky, přičemž jeden pár obsahuje disk, který směřuje nahoru. Do jedné pneumatiky se pak rovněž pomocí drátu upevní odpalovaný airbag tak, aby vzduchový vak mířil do středu a mohl se volně rozpínat. Na konektor vyvíječe plynu se upevní dva kabely (vždy delší než 10 m). Pak se položí jeden pár pneumatik bez disků dolů, na něj se položí pneumatika s airbagem, a na tu pak pár pneumatik s diskem nahoru. Oba páry pneumatik se nyní svážou k sobě tak, že pneumatika s airbagem je pevně uchycena k oběma párům.

Odpálení (aktivace) pyrotechnické náplně se provede spojením obou kabelů s póly akumulátoru.

Diagnos tik a sy s tému Diagnostik tika sys Po obsáhlých bezpečnostních pokynech se konečně dostáváme ke stručnému výčtu možných kroků při zkoušení a diagnostice systému. V případě indikace závady pomocí kontrolky v přístrojovém panelu je vždy nutné nejprve přečíst paměť závad řídicí jednotky. U současných systémů se to provádí nejlépe pomocí příslušného diagnostického zkušebního přístroje, resp. čtečky závad. Výstup paměti závad prostřednictvím blikajícího kódového označení z počátků diagnostických systémů je v tomto případě využíván jen velmi zřídka. Kromě toho je důležitá – jako u každého

Boční airbagy mají objem mezi 10 a 20 l. Jsou zabudovány buď ve dveřích, nebo v sedačkách (obr. 20 a 21). Boční airbagy mohou být montovány i u zadních sedadel. Pro rozbalení a nafouknutí vzduchového vaku systému bočních airbagů používají různí výrobci koaxiální nebo trubkové vyvíječe plynu, ale i studené vyvíječe plynu. Protože při bočním nárazu není k dispozici téměř žádná deformační zóna, musí k aktivaci bočního airbagu a dosažení jeho správné polohy dojít ještě rychleji než u čelních airbagů. Boční náraz je řídicí jednotkou rozpoznán během 6 ms, po 20 ms je airbag úplně nafouknut a schopen své funkce. Aby byly boční náraz a nutnost aktivace airbagu okamžitě a správně vyhodnoceny, nachází se vpravo i vlevo co možná nejdále od sebe jeden snímač. Při výměně některého snímače se musí dávat pozor na jeho montážní polohu (např. šipka ven). Aktivován je vždy ten airbag, který je na straně nárazu, protože úlohou bočního airbagu je na jedné straně zmírnit zranění způsobená nárazem na dveřní konstrukci, boční sklo atd. a na druhé straně i včasné zpomalení pohybu po-



11

17.11.2004, 14:34

11

P R A K T I C K Á

D Í L N A

sádky ve směru nárazu. Tím se zmírňují špičky zatížení působícího na tělo.

Hla bag, Hlavv o vý air airbag, ok enní vvak ak okenní Při bočním nárazu je zatížení působící na hlavu a krční obratle velmi vysoké, přestože je aktivován boční airbag. Aby se zmenšila i tato špičková namáhání, byl jako doplněk k bočnímu airbagu pro ochranu v oblasti pánve a prsou vyvinut ještě hlavový airbag pro ochranu hlavy a krku. Hlavový airbag se aktivuje současně s bočním. Existují pro něj dvě různé varianty. Na rozdíl od všech ostatních airbagů je hlavový airbag v první variantě – ITS (Inflatable Tubular Structure – nafukovatelná trubková konstrukce) – těsný proti úniku plynu, tzn. že plyn vyrobený vyvíječem nemůže ze vzduchového vaku nebo trubice unikat. Zvláštností tohoto typu airbagů (obr. 22) je buňková nebo trubková struktura vaku. Je-li prázdný, může být snadno uložen v A-sloupku nebo ve střeše vozidla. Teprve po naplnění a vyvolání tlaku uvnitř vaku se jeho průměr několikrát zvětší a jeho délka se naproti tomu zkrátí asi o 10 %. Tím se hlavový airbag vytáhne silou asi 1500 N do určené polohy. Jeho objem pak činí asi 11 l. Jeden konec a vyvíječ plynu tohoto hlavového airbagu jsou umístěny v uzlu A-sloupku, jeho druhý konec pak v horní části sloupku C. Při opravách nebo při výměně hlavového airbagu je velmi důležité pečlivé provádění všech úkonů s přesným dodržováním všech bodů pro uchycování a upevňování. Platí to i pro druhou variantu hlavového airbagu, který se někdy označuje také jako okenní vak. U tohoto systému se rozpíná vzduchem plněný závěs z čalounění střešního rámu přes boční sklo (obr. 23). Okenní vak se v závislosti na výrobci systému rozpíná od sloupku A ke sloupku B nebo přes celý bok interiéru automobilu. Ani okenní vak se po aktivaci nevypouští okamžitě, nýbrž zůstává naplněný delší dobu, aby posádku chránil i nadále při případném převracení vozidla.

12

priloha.p65

Obr. 22. Hlavový airbag v provedení ITS 1 – prázdný 2 – naplněný/aktivovaný

Obr. 23. Okenní airbag.

Obr. 24. Součásti kompaktního airbagu.


12


P R A K T I C K Á

D Í L N A

K om paktní air bag ompaktní airbag – Eur obag Eurobag

Obr. 25. Grafické zobrazení simulovaného čelního nárazu do zdi v rychlosti 50 km/h. F – zpomalování automobilu VA – zpomalení po srážce I oG – zpomalování osádky ↓V – zmenšení rychlosti s napnutými pásy V – rychlost 0… 50 km/h ImR – zpomalování osádky t 1 – čas 0; t3 – čas začátku s volnými pásy zpomalování osádky IoG IoR – zpomalování osádky bez t 5 – čas začátku zpomalování bezpečnostního systému osádky t 7 – čas ukončení zpomalování

Obr. 26. Mechanický předpínač zámku pásu. Při čelním nárazu je systém aktivován mechanickým snímačem srážky. Předepnutá pružina zatáhne zámek asi o 55 mm zpátky a ramenní i pánevní pás se tak napnou. 1 – zámek pásu 5 – blokovací kulisa se zarážkami 2 – umístění pružiny snímače 6 – bovdenové táhlo 3 – umístění hmoty snímače 7 – blokovací jednotka 4 – páčka redukce 8 – pružina přepínače a – zajišťovací bowdenové táhlo

Po krátkou dobu ze začátku 90. let existoval tzv. kompaktní airbag, speciálně vyvinutý pro evropský trh. Odtud také plyne označení „Eurobag“. U tohoto systému se vycházelo z toho, že řidič je připoután a riziko zranění nárazem hlavy a hrudníku na volant může být dostatečně sníženo jen pomocí malého airbagu. Ideální doplněk k tomuto systému představoval mechanický předpínač zámku pásu pro řidiče i spolujezdce. Díky svému malému objemu (30 l) potřeboval tento kompaktní airbag menší množství výbušniny. Tím se snížilo i zatížení posádky vozidla akustickým tlakem a kouřem při jeho aktivaci. Navíc se při jeho menším objemu dosahovalo stejné doby aktivace jako u současných airbagů, tj. 30 ms. Kromě toho byla v porovnání k tomu celková hmotnost systému i hmotnost volantu výrazně menší. V důsledku jednodušší konstrukce systému se dosahovalo i nižších výrobních nákladů. Mechanismus jeho spouštění i jeho funkce jsou v zásadě shodné s již popsanými systémy airbagů. Rozdíl je pouze v tom, že všechny součásti jsou zabudovány do volantu, tzn. že se ve stejném místě nachází i řídicí elektronika (obr. 24). Napájení je přivedeno dvěma třecími kontakty ve volantu; přes kroužek je trvale přivedena kostra, druhý kontakt je přes skříňku zapalování v poloze R nebo 1 připojen ke kladnému pólu akumulátoru. Provozní pohotovost je signalizována kontrolkou, která může být umístěna buď na volantu, nebo ve sdruženém přístrojovém panelu. Pokud kontrolka nezhasne nebo se po připojení svorky R, resp. 1 asi za 6 sekund nerozsvítí, došlo k závadě, která byla identifikována vlastní diagnostikou. V takovém případě je třeba celý díl elektroniky i se zabudovaným snímačem zrychlení vyměnit, a to i v případě, kdy kontrola vyvíječe plynu a napájení ukázala, že jsou v pořádku. Před demontáží je třeba přerušit přívod proudu; i v tomto případě je třeba zaručit, aby se úplně vybil zapalovací kondenzátor.



13

17.11.2004, 14:35

13

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Obr. 16. Různá provedení pyrotechnických konektorů.

Obr. 27. Jednotka napínače v systému napínání bezpečnostních pásů koncernu VW. 1 – víčko ložiska 5 – přitahující pružina 9 – pružina snímače 13 – držák snímače 2 – úderník 6 – zalisovaný spoj lana 10 – píst 14 – dopravní pojistka 3 – vyvíječ plynu 7 – zajišťovací kulička (3x) 11 – čep 15 – bowdenové táhlo 4 – krycí trubice 8 – čelo snímače 12 – tlakový válec

Protože se v případě kompaktního airbagu rovněž jedná o pyrotechnický systém, který podléhá zákonu o výbušninách, je třeba i zde dodržovat bezpečnostní pokyny uvedené výše.

14

priloha.p65

Pyr o t echnické Pyro napínač e pásů napínače Nejdůležitějším a nejstarším pasivním bezpečnostním a zádržným systémem jsou bezpochyby bezpečnostní pásy,

které při nehodě udrží připoutanou osobu na jejím sedadle a starají se o to, aby se posádka svou hmotností podílela na prudkém zpomalování automobilu. Čím dříve se totiž posádka účastní zpomalení automobilu, tím méně na


14


P R A K T I C K Á

D Í L N A

➨ Obr. 28. Pyrotechnický automatický napínač se stahovacím držákem pásu. Píst se účinkem výbuchu pohybuje ve válci a na pístu upevněné drátěné lanko uvádí navíjecí automatiku do rotačního pohybu. 1 – automatický navíječ bezpečnostního pásu 2 – drátěné lanko 3 – píst s válcem 4 – vyvíječ plynu

➨

➨

➨

Obr. 31. Pyrotechnický předpínač zámku pásu s identifikací zapnutí pásu.

ni působí špičková namáhání. Proto je nutné, aby bezpečnostní pásy neustále těsně přiléhaly a byly pevně utaženy. Protože v praxi lze tohoto případu docílit jen stěží, existuje vždy určitá volnost pásu. Obrázek 25 ještě jednou ozřejmuje výše uvedené skutečnosti na různých křivkách zpomalení a ukazuje význam zmenšení nebo odstranění vůle pásu. Pro zmenšení vůle bezpečnostních pásů bez nepříznivého vlivu na jejich pohodlné používání v běžném provozu byly vyvinuty různé systémy, které mají pás v případě nehody napnout. K tomu existují v zásadě dvě možnosti – lze využít jednak automatického navíjení pásů, které pás táhne zpátky a tím ho napíná, nebo mechanismu, který táhne za zámek pásu a napíná ho.

Obr. 30. Kuličkový napínač pásu. Kuličky se uvedou do pohybu pyrotechnickou náloží. Tato pohybová energie se ozubeným kolem přenáší na naviják pásu. Navíjením pásu se zmenší vůle pásu.

Kromě tohoto čistě mechanického předpínače zámku pásu z obr. 26, který je zde připomenut pro úplnost, existují ještě pyrotechnické systémy s mechanickou aktivací (obr. 27), ale i elektronické systémy spouštění s pomocí řídicí jednotky airbagu. Obrázky 28 až 30 ukazují tři různé pyrotechnické napínače pásů, které lze aktivovat pomocí řídicí jednotky airbagu. Na obr. 31 je zobrazen pyrotechnický napínač pásu, který má navíc v zámku pásu zabudován spínač, jenž při připoutání posádky nastaví prahovou hodnotu aktivace airbagu výše. Pro všechny napínače pásů a předpínače zámků pásů platí, že pokud došlo k jejich aktivaci, musí se – stejně jako v případě airbagů – kompletně vyměnit. U čistě mechanických, resp. polo-

Obr. 29. Pyrotechnický napínač pásu. Elektrickým impulsem se zapálí výbušnina v hnací kapsli. Tím vyvolaný vysoký tlak tlačí píst trubkou, která je naplněná kapalinou. Na druhém konci trubky se tím vytrhne těsnicí membrána a kapalná směs vody a glycerinu se tak vytlačuje tryskou velkou rychlostí na lopatky turbínového kola. Rotačním pohybem turbíny se hřídel navíječe pásu začne otáčet zpátky, a tím napíná pás. 1 – pouzdro s hnacími kapslemi, spalovací komora a píst 2 – trubka 3 – navíječ 4 – turbínové kolo

automatických systémů je třeba dát pozor na přepravní pojistku. Pyrotechnické systémy napínačů pásů podléhají stejným bezpečnostním předpisům jako různé systémy airbagů.

Př íklad Příklad kom ple tního sy s tému omple pletního sys Celý současný elektronický systém pasivní bezpečnosti je představen na obr. 32. Systém se skládá z airbagů řidiče a spolujezdce, z bočních airbagů pro řidiče, spolujezdce a cestující na zadních sedadlech, a je doplněn o hlavové airbagy (okenní vaky) pro pravou a levou stranu automobilu. Každý bezpečnostní pás je vybaven vlastním napínačem a spínačem zabudovaným v automatickém zámku pásu, který při



15

17.11.2004, 14:35

15

P R A K T I C K Á

D Í L N A

Obr. 32. kompletního systému s airbagy a předpínači pásů. 16. Přehled Různá provedení pyrotechnických konektorů. E3 spínač varovných světel J17 palivové relé E224 spínač pro odpojení J218 sdružený procesor airbagu spolujezdce v ovládacím panelu F140 spínač levého předního pásu J220 řídicí jednotka Motronic F141 spínač pravého předního J234 řídicí jednotka airbagu pásu K75 kontrolka airbagu F145 spínač pásu zadního K145 kontrolka vypnutí airbagu sedadla za řidičem spolujezdce F146 spínač pásu zadního N95 aktivátor airbagu řidiče sedadla za spolujezdcem N131 aktivátor 1 airbagu F158 spínač 1 pro napínač pásu spolujezdce G128 snímač obsazení sedadla N153 aktivátor 1 napínače pásu spolujezdce řidiče G177 snímač obsazení zadního N154 aktivátor 2 napínače pásu sedadla za řidičem spolujezdce G178 snímač obsazení zadního N196 aktivátor pásu zadního sedadla za spolujezdcem sedadla za řidičem G179 snímač nárazu bočního N197 aktivátor pásu zadního airbagu, strana řidiče sedadla za spolujezdcem (sloupek B) N198 aktivátor prostředního G180 snímač nárazu bočního zadního sedadla airbagu, strana spolujezdce N199 aktivátor bočního airbagu (sloupek B) řidiče

zapnutí bezpečnostního pásu sepne kontakt. Tím se přizpůsobí prahové hodnoty pro aktivaci, tzn. že k aktivaci airbagů může dojít při vyšších hodnotách zpomalení, přičemž se napínače pásů aktivují dříve. U těch sedadel, na kterých snímače obsazení rozpoznaly, že nejsou obsazena, zůstanou airbagy i napínače pásů v klidu. Snímače ob-

16

priloha.p65

sazení jsou zabudovány v sedadle spolujezdce i v zadních sedadlech (vlevo i vpravo). Airbag spolujezdce lze v tomto případě vypnout vlastním přepínačem. Odpojený airbag spolujezdce indikuje trvale svítící kontrolka (Airbag Off). Při nehodě, při níž došlo k aktivaci airbagu, vyšle řídicí jednotka airbagu

N200 aktivátor bočního airbagu spolujezdce N201 aktivátor bočního airbagu vzadu za řidičem N202 aktivátor bočního airbagu vzadu za spolujezdcem N277 aktivátor hlavového airbagu ve sloupku D, strana řidiče N278 aktivátor hlavového airbagu ve sloupku D, strana spolujezdce V94 motor centrálního zamykání s řídicí jednotkou pro zpožděné vypínání vnitřního osvětlení a autoalarmu, vlevo v zavazadlovém prostoru W vnitřní osvětlení vpředu W43 vnitřní osvětlení vzadu

přídavný signál, který prostřednictvím řídicí jednotky motoru Motronic vypne palivové čerpadlo, zapne varovné blikače a vnitřní osvětlení a odblokuje centrální zamykání, případně zamknuté dveře. ZPRACOVÁNO PODLE ZAHRANIČNÍCH MATERIÁLŮ ING. JIŘÍ ČUMPELÍK


16


Praktická dílna. Systémy... pasivní bezpečnosti. utoexper. prosinec Motor Systémy a příslušenství. Servis Podvozek Organizace práce

Recommend Documents