Come è fatto e come funziona l’impianto Airbag

L’airbag è un dispositivo di sicurezza progettato per gonfiarsi rapidamente in caso di incidente. Lo scopo: proteggere gli occupanti del veicolo da lesioni dovute all’impatto con le parti rigide dell’auto.

Nel mondo della sicurezza dell’automobile distinguiamo i sistemi attivi – dispositivi che lavorano per prevenire gli incidenti stradali come freni, luci, assistenza alla guida – dai passivi. Ossia i dispositivi che lavorano per assicurare la massima protezione dei passeggeri durante gli incidenti.

Parliamo di cinture di sicurezza, seggiolini per i bambini, telaio a deformazione programmata, poggiatesta. In questo articolo, vedremo come sono fatti e come funzionano i sistemi di ritenuta SRS. Che è l’acronimo dell’inglese Supplemental Restrain System come airbag e pretensionatori.

Cos’è e come nasce l’airbag

Le prime idee su un sistema airbag in campo automobilistico risalgono agli anni ’60. In realtà il primissimo brevetto fu depositato negli Stati Uniti nel 1952 a cura di John Hetrick.

Che però non ricevette molti introiti dalle licenze. I costruttori di veicoli non adottarono la sua invenzione se non dopo più di vent’anni, quando ormai la durata del brevetto era scaduta.

Il grande ostacolo era rappresentato dal tempo a disposizione per far gonfiare il cuscino gonfiabile. All’inizio si tentò di utilizzare dell’aria compressa, ma questa soluzione non era sufficientemente rapida. Solo all’inizio degli anni ’70 si ottennero i primi successi a caricare il cuscino gonfiabile.

Gli airbag fecero la loro comparsa sui primi veicoli di serie a metà degli anni ’70. Iniziarono ad essere adottati su larga scala nei primi anni ’80, accompagnati dalla raccomandazione di utilizzare sempre le cinture di sicurezza. Alla fine degli anni ’80 venne introdotto l’airbag per il passeggero.

Da allora si sono susseguite ulteriori evoluzioni con l’introduzione degli airbag laterali e degli airbag per la testa. Oggi gli airbag sono uno standard di sicurezza minimo su tutti gli autoveicoli.

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Come funziona l’airbag e quali sono i componenti

L’airbag rileva il momento dell’impatto e gonfia dei cuscini che servono ad attutire l’impatto con gli elementi solidi dell’auto. Questo avviene grazie a un complesso sistema di sensori, centralina e dispositivi di gonfiaggio. Ecco una breve lista di tutto ciò che permette all’airbag di funzionare.

Centralina

La centralina è il componente strategico ed è montata nel veicolo in una zona centrale, nel cruscotto o nel tunnel tra i due sedili anteriori. La centralina Airbag svolge le seguenti funzioni:

• Riconoscere gli incidenti.
• Elaborare la strategia sulla base dei segnali forniti dai sensori.
• Attivare i circuiti di detonazione mediante condensatore.
• Monitorare la funzionalità dell’intero sistema airbag.
• Memorizzare i guasti rilevati nella memoria guasti.
• Attivare della spia airbag in caso di guasto del sistema.
• Dialogare con le altre centraline tramite la rete CAN.

Nelle centraline airbag vengono registrati dati raccolti durante gli studi dei crash test. Questi dati vengono utilizzati per determinare le azioni. La centralina distingue diversi gradi di gravità di collisione, tiene conto delle informazioni riguardanti l’angolo di impatto e lo stato delle cinture.

Sensori di collisione

A seconda del sistema e del numero di airbag presenti, i sensori di collisione o di accelerazione vengono montati direttamente nella centralina. E come satelliti nella parte frontale e laterale.

Sono direzionali, ossia rilevano gli impatti secondo determinate direzioni; la soglia di accelerazione alla quale si attivano è tra i 3 e i 5 g. Per evitare che un sensore attivi accidentalmente l’apertura degli airbag, è necessario che ad inviare le informazioni alla centralina siano due sensori indipendenti.

I sensori frontali sono sempre doppi. In questo caso si tratta solitamente di sensori che funzionano come sistemi molla/massa. Per effetto dell’inerzia delle masse vincolate da molle tarate contenute al loro interno si chiudono i contatti verso la centralina durante le decelerazioni dovute all’impatto.

Alcuni sensori, di solito quelli che misurano le forze di impatto nelle direzioni laterali sono dei veri e propri accelerometri. La massa che si sposta al loro interno determina una variazione della capacità elettrica che viene misurata dalla centralina e che indica l’intensità della decelerazione.

Tra i vari tipi di sensori di collisione annoveriamo anche dei sensori di pressione. Questa tipologia di sensore viene installata all’intero delle portiere e misura la variazione della pressione durante lo schiacciamento. Le portiere sono dotate di fogli sigillanti che, in caso di smontaggio, devono essere rimontati correttamente per non pregiudicare il funzionamento del sistema airbag.

Cuscini

Il cuscino è fatto in tessuto di nylon: resistente, leggero, non soggetto ad invecchiamento e non abrasivo per la pelle durante il contatto. Per evitare che le pieghe si incollino, per facilitarne l’apertura viene cosparso di talco (è la nuvola bianca che esce durante il gonfiaggio). Il cuscino è forato posteriormente per permettere il suo sgonfiaggio nei secondi successivi all’apertura.

I cuscini sono di grandezza diversa: 70 litri circa quello del conducente e 140 quello del passeggero. A seconda della loro posizione, cambiano i tempi entro cui deve essere attivata la carica ed entro cui il cuscino deve gonfiarsi completamente. Per i cuscini laterali i tempi sono strettissimi.

Minori di 10 ms per l’attivazione della carica e intorno ai 20 per il gonfiaggio a causa del poco spazio. Il tempo tra il riconoscimento dell’incidente e il gonfiaggio del frontale arriva a 35 ms.

A seconda della grandezza e dei tempi diversi entro cui devono gonfiarsi cambiano le soluzioni tecniche per il gonfiaggio. Che devono tenere conto delle temperature dei gas preposti al montaggio degli airbag che verranno a contatto con la pelle degli occupanti del veicolo.

Cariche

Si parte dalla combustione di capsule innescate dal surriscaldamento di una resistenza percorsa da corrente e gestita dalla centralina Airbag. La combustione genera Azoto alla temperatura di 700 °C.

Il raffreddamento per i cuscini grandi (laterale e frontale lato passeggero) viene risolto aggiungendo ai gas derivanti dalla combustione cariche di argon. Non essendo derivante da una combustione, ha una temperatura bassa. Nei cuscini piccoli, come quello del conducente, non c’è spazio per l’argon. I gas combusti vengono fatti attraversare da un filtro a rete che ne abbassa le temperature.

L’attivazione degli airbag è a doppio stadio. Ci sono due cariche innescate in successione: minore è il tempo che intercorre tra i due inneschi, maggiore è la velocità di gonfiaggio. È un parametro che, in questo modo, la centralina può regolare al meglio a seconda delle circostanze).

Molla a spirale

Nel volante è contenuta la carica e il cuscino: il tutto deve poter ruotare. Il segnale dalla centralina alla carica viene trasmesso da una molla a spirale che si srotola fino a 5 giri (2,5 per lato).

Riconoscimento

È importante che la centralina conosca la posizione degli occupanti durante la collisione. L’abitacolo ha sensori di pressione sui sedili e ad infrarossi montati nella zona delle luci interne.

Le informazioni serviranno alla centralina per comandare non solo gli airbag, ma anche i pretensionatori delle cinture di sicurezza e i poggiatesta attivi. Dove il passeggero non c’è, la centralina non attiva i dispositivi SRS. Nel caso di installazione di seggiolini sul sedile anteriore il gonfiaggio dell’airbag arreca più danni che benefici. Per cui c’è un sistema di disattivazione.

Cabalaggi

I cablaggi del sistema airbag sono di colore giallo per aiutare a scongiurare l’apertura involontaria. I terminali sono dotati di ponti che, quando vengono smontati, annullano il potenziale tra i due cavi che trasmettono il segnale. Che potrebbe generarsi per la presenza di cariche elettrostatiche).

Pretensionatore

Il pretensionatore della cintura è il dispositivo che, attivato dall’innesco di una carica in caso di incidente, elimina il gioco delle cinture. Gestisce gradualmente l’assorbimento dell’energia cinetica.

Scollegamento batteria

Tramite l’innesco di una carica combustibile, durante l’incidente vengono scollegati gli accumulatori di corrente (batterie) per scongiurare il formarsi di cortocircuiti. E, quindi, di incendi. Si pensi che nelle auto Full Hybrid o nelle auto elettriche la tensione delle batterie è di diverse centinaia di Volt.

Consigli per evitare problemi con l’Airbag

Dopo una panoramica sul funzionamento e sui vari componenti che costituiscono il sistema airbag diamo qualche consiglio. Poiché l’apertura involontaria dell’airbag è pericolosa, state lontano dai cablaggi di color giallo mentre vi dedicate al bricolage. Lo smontaggio e il rimontaggio del volante è un’operazione delicata che deve essere effettuata da personale qualificato.

Se dovesse accendersi la spia di anomalia di funzionamento dell’impianto airbag, verificate che il libretto di manutenzione non riporti una procedura di reset della centralina. Operazione che solitamente si effettua accendendo e spegnendo il quadro strumenti secondo una determinata sequenza con tempi prestabiliti. Ad ogni modo rivolgetevi ad un professionista quanto prima.

Non armeggiate vicino le luci dell’abitacolo: potreste spostare o falsare la lettura dei sensori infrarossi. Sconsigliamo, per gli stessi motivi, di intervenire con il fai da te sulle portiere e sui sedili.

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Invecchiamento del sistema airbag

Il sistema airbag, per il quale non è prevista alcuna manutenzione, è progettato per durare l’intera vita del veicolo ed è costantemente sottoposto ad autodiagnosi. Alcune case costruttrici, però, riportano una “data di scadenza” che è intorno ai 15 anni dalla loro costruzione.

Non dovrebbero esserci particolari problemi elettrici non rilevabili dall’autodiagnosi. E neanche malfunzionamenti meccanici di componenti che, dopo essere stati testati non lavorano mai.

L’unico dubbio è che la carica combustibile si possa deteriorare nel tempo e perdere le sue caratteristiche chimiche. Ma è improbabile, le cariche sono incapsulate in maniera ermetica.