Airbag atsiradimo istorija

Oro pagalvės keleiviniams automobiliams buvo pristatytos Jungtinėse Valstijose maždaug 1970-ųjų viduryje. Jos buvo siūlomos kaip patogi alternatyva saugos diržams, siūlydamos panašaus lygmens apsaugą susidūrimo metu. Ford pristatė bandomąją flotilę automobilių su oro pagalvėmis 1971 metais, 1973 metais jais pasekė ir General Motors bei Chevrolet. Tačiau dėl keleto nesėkmių, kurias patyrė bandomieji modeliai su oro pagalvėmis (buvo įtariama, kad kelias mirtis avarijų metu sukėlė būtent oro pagalvės), automobilių pramonė nutolo nuo požiūrio į oro pagalves kaip į saugos diržų pakaitalą ir pradėjo jas traktuoti kaip papildomą apsaugos sistemą (angl. SRS - Supplemental Restraint System).

1980 metais Vokietijoje Mercedes-Benz pristatė oro pagalvę savo S klasės modelyje. 1987 metais Porsche 944 Turbo tapo pirmuoju automobiliu pasaulyje, kuriame vairuotojo ir keleivio oro pagalvės buvo montuojamos kaip standartinė įranga.

Nuo 1998–ųjų daugumoje šalių buvo priimtas įstatymas, pagal kurį visuose naujuose lengvuosiuose automobiliuose turi būti montuojamos oro pagalvės vairuotojo ir keleivio pusėse. Dar po metų toks reikalavimas įvestas ir lengviems krovininiams automobiliams. Statistika pažymi, kad priėmus šiuos teisės aktus, oro pagalvės mirtinų sužalojimų tikimybę sumažino net 30 procentų. Šis procentas turėtų didėti, mat rinką jau pasiekia naujos saugos sistemos, turinčios ne dvi ar keturias, bet net šešias ar aštuonias oro pagalves.

1975 Buick Electra Oro pagalvės „AIRBAG“ veikimo principas

Oro pagalvė (angl. Airbag) – tai prisipučianti pagalvė, kuri montuojama į vairą ar mašinos panelę,  ir susidūrimo metu galinti akimirksniu prisipūsti, taip apsaugodama vairuotoją ar keleivį nuo rimtų sužeidimų. Skirtingai nuo saugos diržų, oro pagalvė laikoma pasyviu saugumo įrenginiu, nes jai aktyvuoti nereikalingas joks papildomas automobilio vairuotojo ar keleivio veiksmas.

Oro pagalvių sistema (angl. Airbag system) susideda iš 4 dalių:

1. Pati oro pagalvė. Ji gaminama iš nailoninės medžiagos ir montuojama į vairą, automobilio panelę, duris ar sėdynes.
2. Davikliai. Jų paskirtis yra fiksuoti, kada reikia išskleisti pagalves. Išsiskleidimas įvyksta tada, kai sensorių veikia jėga, kurios dydis yra didesnis už jėga, lygią automobiliui, važiavusiam 16-24 km/val. greičiu, ir atsitrenkusiam į plytų sieną.  Tuo momentu mechaninis jungtukas sujungia grandinę ir įspėja kompiuterį apie įvykusį susidūrimą. Jis savo ruožtu nusprendžia kurią oro pagalvę išskleisti.
3. Oro pagalvės pripūtimo sistema (angl. Inflation system). Pripūtimo sistemos užduotis - gavus atitinkamą signalą, pripūsti oro pagalvę. Toks pripūtimas įvyksta vos per 1/20 s. Pagalvei pilnai prisipūtus, ji greitai išsileidžia, nes pagalvėje yra daugybė mažų skylučių. Tai reikalinga tam, kad apsaugojusi žmogų ji leistų jam pajudėti.
4. Oro pagalvės valdymo blokas (angl. ACU - Airbag control unit). Tai įrenginys, kuris analizuoja gautus signalus iš sensorių ir nusprendžia, koks įvyko smūgis. Tada jis siunčia signalą į atitinkama pagalvę ir ją išskleidžia. Šiuolaikiniuse automobiliuose naudojamos protingos sistemos (angl. Smart system), kurios analizuoja smūgį, vairuotojų ir keleivių padėtį, jų masę ir kt.

Airbag pripūtimo sistema arba dujų generatorius (angl. Inflation system)

Tai dar viena pagrindinių sudedamųjų dalių, kurios paskirtis susidūrimo atveju, akimirksniu išskleisti pagalvę. Jos veikimo principas pagrįstas chemine reakcija, kurią sukelia elektrinis signalas, ateinantis iš elektroninės valdymo sistemos, arba sensoriaus į dujų generatorių. Dujų generatorius  išskyria N2 dujas, kurios ir pripučia pagalvę. Generatoriaus viduje yra mišinys sudarytas iš NaN3, KNO3 ir SiO2 . NaN3 yra toksinė medžiaga, kurios leistina norma ore 0.2 mg/m3.  Kad įvyktų reakciją ir iš NaN3 išsiskirtų N2 dujos  ir Na reikalinga ~300 oC. Tai atlieka uždegėjas, kurį aktyvuoja detonatorius, gaudamas srovės impulsą. Uždegėjas įkaitina granules ir  prasideda labai trumpą laiką trunkanti reakcija.

Pirmiausiai iš  NaN3 išsiskiria N2 dujos  ir Na. Pro filtrą praleidžiama tik N2 dujos , kurios pradeda pripūtinėti pagalvę. Antroje stadijoje pašalinamas Na, nes jis yra aktyvus ir sudaro didelę tikimybe sprogimui. Tam panaudojamas jau minėtas  KNO3 , kuriam suregavusu Na, dar papildomai išsiskyria  N2, kuris taip pat keliauja į pagalvę. Galiausiai reguoja K2O Na2O su SiO2, kurių rezultatas yra visiškai nekenksmingas šarminis siliktas (stiklas). Oro pagalvė besipūsdama gali išvystiti 322 km/h. Jos prisipildimas trunka apytiksliai 40 ms. Jei viskas veikia gerai, tai keleivis ar vairuotojas į pagalvę trenkesi tik jai pilnai prisipūtus.

Smūgio davikliai

Smūgio daviklis – įtaisas, dirbantis kartu su valdymo įenginiu (ACU), ir skirtas atpažinti susidūrimą. Jis matuoja susidurimo lygį. Daviklių išdėstymas yra parinktas taip, kad galėtų atpažinti koks tai susidūrimas. Esant staigiam greičio sumažėjimui, daviklio kontaktai susijungia ir siunčia signalą į valdymo įrenginį. Valdymo įrenginys dar tikrina koks yra „saugos“ daviklio signalas. Jei iš pastarojo gaunamas: tada iš valdymo įrenginio siunčiamas signalas, į pagalvės detonatorių. Taigi yra dviejų tipų patvirtinimas davikliai: smūgio ir apsaugos.

Smūgio davikliai dažniausiai yra montuojame šalia radiatoriaus, apsauginių grotelių, variklio gaubto ar kitose galimo smūgio vietose. Galimi atvejai kai montuojamas ne vienas toks daviklis.

Apsaugos daviklių paskirtis patvirtinti, kad įvyko smūgis. Jie dažniausiai montuojami keleivių salone, arba kartu su valdymo įrenginiu.

Davikliai suveikia, jei smūgis nuo centrinės automobilio linijos yra ~30o kampu. Daviklių suveikimui taip pat įtakos turi ir smūgio jėga, kurios dydis prilygsta automobilio judančio 16-24 km/h ir besitrenkiančio į sieną jėgai. Beto davikliai veikia tik esant įjungtam degimui. Įjungus degimą, valdymo įrenginys (ACU) automatiškai patikrina visus daviklius. Jei nors vienas daviklis yra neveikia, tada automobilio prietaisų skydelyje užsidega informacinė lemputė ir perspėja vairuotoją.

Smūgio davikliai dažniausiai būna mechaniniai arba elektromechaniniai. Be mechaninių daviklių naudojami ir elektroiniai.

Oro pagalvių sistemos davikliai gali būti montuojama vienoje zonoje t.y. valdymo įrenginyje. Tai vadinama bendro taško sistema (angl. Single-point system). Arba gali būti montuojama 5 atokesniuose zonose, tai vadinama daugiataškė sistema (angl. Multi-point system).

Oro pagalvės valdymo blokas

Oro pagalvės valdymo blokas (angl. ACU - Airbag control unit) - tai specifinis ECU tipas, apdorojantis signalus, priimtus iš įvairių daviklių išdėstytų automobilyje. Analizuodamas signalus priimtus iš daviklių, valdymo blokas nusprendžia kada reikia išskleisti oro pagalvę. Esant visoms numatytoms sąlygoms, valdymo blokas duoda signalą į atitinkamą  oro pagalvę. Oro pagalvės valdymo blokas dažniausiai montuojamas automobilio centrinėje dalyje, nes ten jis gali būti labiausiai apsaugotas nuo smūgių. Šiuolaikinės oro pagalvių sistemos plačiai tobulinamos ir neapsiribojama vien tik pagalvės pripūtimo pasirinkimu. Naujausi  ACU priima signalus ne tik iš smūgio daviklių bet ir iš kitų papildomų jutimo prietaisų, kurie seka keleivių būseną (svorį, ugį, kūno padėtį ir ar yra prisegtas saugos diržas bei kt.) Taip ACU nustato, kokią pagalvę kokia galia išskleisti, kad keleivis patirtų mažiausiai sužalojimų. Tokių daviklių veikimo principų yra ne vienas - vieni davikliai naudoja ultragarsa, kitų veikimo principas pagrįstas elktrinio lauko linijomis, kurios dar vadinamos protingosios elektrinio lauko linijos (angl. Smart electric field lines).

Oro pagalvių tipai

Priekinės oro pagalvės (angl. Front airbag). Į bazinę automobilio komplektaciją pradėtos montuoti 1998 metais. Jos apsaugo automobilio vairuotoją ir keleivį nuo priekinio smūgio, tačiau norint pasiekti efektyvų jų veikimą būtina naudoti saugos diržus.

Šoninės oro pagalvės (angl. Torso airbag). Jos montuojamos arba į  duris, arba į šoninę sėdynės dalį ir yra skirtos vairuotojo ir keleivių krūtinės ląstos apsaugai esant rimtam šoniniam smūgiui.

Užuolaidinės oro pagalvės (angl. Curtain airbag). Šio tipo oro pagalvės montuojamos į stogo atramas. Skirtos apsaugoti keleivius nuo šoninio smūgio, taip pat automobilio vertimosi metu.

Skersinės “vamzdinės” OP (angl. Tubular airbag). Naudojamos visuose BMW markės auomobiliuose ir yra skirtos apsaugoti galvą nuo šoninio smūgio. Po išsiskleidimo, jos dar 5s. būna prisipūtusios, tam kad apsaugotų nuo galimų sekančių smūgių.