Légzsák – az ütközésvédelem mérföldköve

A légzsákkal szerencsés esetben soha nem találkozunk. Megléte, és az általa biztosított fokozott biztonság viszont részben ennek köszönhetően természetesnek tűnik számunkra. Ebben a cikkben bemutatjuk az alkatrész rövid történetét, működését, és hogy milyen trendeket követ ma a piac a légzsákok kapcsán.

Az eszköz eredete

A kifejezetten autós használatra szánt légzsák első szabadalma az amerikai John W. Hetrick nevéhez fűződik, aki 1952. augusztus 5-én nyújtotta be az erről szóló dokumentációt az Egyesült Államok Szabadalmi Hivatalának.

Eközben Walter Linderer német mérnök, aki 1951. október 6-án nyújtotta be a szintén erre vonatkozó német szabadalmat, csak 1953. november 12-én kapta kézhez, körülbelül három hónappal az amerikai John Hetrick után. Hetrick és Linderer légzsákja egyaránt sűrített levegős rendszeren alapult, amelyet vagy a rugó, a lökhárító érintkezése vagy maga a vezető oldott ki.

Az 1960-as években végzett későbbi kutatások kimutatták, hogy a sűrített levegő nem tudja elég gyorsan felfújni a mechanikus légzsákokat a maximális biztonság érdekében, ami a jelenlegi vegyi és elektromos légzsákokhoz vezetett.

Bár Hetrick szabadalma viszonylag korán érkezett, első kereskedelmi felhasználására csak a szabadalom 1971-es lejárta után került sor, ekkor a légzsákot néhány kísérleti Ford autóba szerelték be.

1964-ben egy japán autómérnök, Yasuzaburou Kobori megkezdte a légzsák “biztonsági háló” rendszerének fejlesztését. Koncepciója egy robbanóanyagot használt a légzsák felfújására, amit később 14 országban szabadalmaztak. 1975-ben halt meg, pont mielőtt a légzsákrendszerek széles körben elterjedtté váltak volna.

1967-ben áttörés történt a légzsák ütközésérzékelők fejlesztésében, amikor Allen K. Breed feltalált egy golyó a csőben ütközésérzékelő mechanizmust. Az ő rendszerében egy elektromechanikus szenzor egy acélgolyóval, amelyet egy csőhöz mágnes kapcsolt, és akár 30 ezredmásodperc alatt is képes felfújni a légzsákot.

A felfújás során először használtak sűrített levegő helyett egy kisebb nátrium-azid-robbanást. A Breed Corporation ezt az újítást a Chryslernek értékesítette.

Az 1970-es évek elején a General Motors légzsákokkal felszerelt autókat kezdett kínálni, kezdetben a kormány által vásárolt, 1973-as Chevrolet Impala szedánokban. Ezek az autók 1974-es stílusú Oldsmobile műszerfallal és egy speciális kormánykerékkel érkeztek, amely a vezetőoldali légzsákot tartalmazta.

Működés

A jármű légzsákjait egy központi légzsákvezérlő egység (ACU), egy speciális típusú ECU irányítja. Az ACU számos kapcsolódó érzékelőt figyel a járműben, beleértve a gyorsulásmérőket, ütközésérzékelőket, oldalsó (ajtó) nyomásérzékelőket, keréksebesség-érzékelőket, giroszkópokat, féknyomás-érzékelőket és ülésfoglaltság-érzékelőket.

Mint ilyen, az ACU gyakran a jármű eseményadat-rögzítőjeként működik; nem minden EDR ACU, és nem minden ACU tartalmaz EDR funkciókat. Az ACU általában kondenzátorokat tartalmaz az áramkörében, így a modul áram alatt marad, és képes kioldani a légzsákokat abban az esetben is, ha a jármű akkumulátorának elektromos kapcsolata megszakad ACU-val egy baleset során.

Maga a légzsák és annak felfújó mechanizmusa minden esetben valahol a beltérben van elrejtve, műanyag szárnyak vagy ajtók mögött, amelyeket úgy terveztek, hogy a felfúvódás hatására felszakadjanak. Amint a szükséges küszöböt elérte vagy túllépte, a légzsákvezérlő egység elindítja a gázgenerátor hajtóanyagának gyújtását, hogy gyorsan felfújja a szövetzsákot.

Amint a jármű utasa nekiütközik a légzsáknak, és nyomást fejt ki rá, a gáz szabályozottan távozik a kis szellőzőnyílásokon keresztül. A légzsák térfogata és a tokozásban lévő szellőzőnyílások mérete járművenként eltérő, de a cél mindig az, hogy az utas lassulását (és ezáltal a rá nehezedő erőt) eloszlassa az utas testén, valamint lassítsa azt, összehangolva a biztonsági övvel.

A különböző szenzorok jelei a légzsák vezérlőegységébe kerülnek, amely meghatározza belőlük az ütközés szögét, súlyosságát vagy erejét, más változókkal együtt.

Minden rögzítőeszközt általában egy vagy több pirotechnikai eszközzel aktiválnak, amelyeket általában elektromos gyufának neveznek. Az elektromos gyufa, amely egy éghető anyagba csomagolt elektromos vezetőből áll, 1 és 3 amper közötti áramimpulzussal aktiválódik, kevesebb mint 2 ezredmásodperc alatt. Amikor a vezető kellően felforrósodik, meggyújtja az éghető anyagot, ami elindítja a gázgenerátort.

A biztonsági öv előfeszítőjében ez a forró gáz egy dugattyú meghajtására szolgál, megfeszíti a biztonsági övet. A légzsákban az iniciátort a légzsák felfúvójában lévő szilárd hajtóanyag meggyújtására használják. Az égő hajtóanyag inert gázt fejleszt, amely körülbelül 20-30 ezredmásodperc alatt fújja fel a légzsákot.

Ha egy légzsák túl lassan nyílik ki, megnőhet az utasok sérülésének veszélye a felfúvódó légzsákkal való érintkezésből. Mivel általában nagyobb távolság van az utas és a műszerfal között, az utasoldali légzsák nagyobb, és több gázt igényel a feltöltéséhez.

A régebbi légzsákrendszerek nátrium-azid (NaN3), KNO3 és SiO2 keverékét tartalmazták. Egy tipikus vezetőoldali légzsák körülbelül 50-80 g NaN3-ot tartalmaz, a nagyobb utasoldali légzsák pedig körülbelül 250 g-ot. Körülbelül 40 ezredmásodperc becsapódáson belül ezek az összetevők három különböző reakcióban reagálnak, amelyek nitrogéngázt termelnek. A reakciók sorrendben a következők:

2 NaN₃ → 2 Na + 3 N₂

10 Na + 2 KNO₃ → K₂O + 5 Na₂O + N₂

K₂O + Na₂O + 2 SiO₂ → K₂SiO₃ + Na₂SiO₃

Nagyon fontos, hogy a reakcióhoz használt anyagok ne legyenek higroszkóposak, mert a felszívott nedvesség érzékenyítheti a rendszert, és a reakció meghiúsulását okozhatja.

Folyamatos erőfeszítések folynak olyan alternatív vegyületek felkutatására, amelyek kevésbé mérgező reagensekkel rendelkező légzsákokban használhatók.

Jelenleg használt típusok, trendek

A légzsák ma már alapvető tartozéka a legtöbb közúti járműnek, és a fejlesztők folyamatosan keresik az újabb zónákat az utaskabinban, ahol még van jelentősége a légzsákok alkalmazásának. A számuk egyre nő, és vele az autók ütközésbiztonsága is.

A legjellemzőbb, ma is megtalálható típusok:

• Vezető- és utasoldali frontlégzsák
• Hátsó légzsák a második üléssor számára (frontális ütközés)
• Oldallégzsák
• Oldalsó törzslégzsák
• Első és hátsó függönylégzsák
• Függönylégzsák borulásérzékelővel (RSCA)
• Középlégzsák
• Térdlégzsák
• Medencevédő légzsák
• Biztonsági öv légzsák
• Gyalogos légzsák