Um airbag é uma almofada inflável projetada para proteger os ocupantes de automóveis de ferimentos graves em caso de colisão. O airbag faz parte de um sistema de retenção inflável, também conhecido como sistema de retenção de almofada de ar (ACRS) ou um sistema de retenção suplementar de air bag (SRS), porque o air bag é projetado para complementar a proteção oferecida pelos cintos de segurança.

Os cintos de segurança ainda são necessários para manter o ocupante seguro no lugar, especialmente em impactos laterais, impactos traseiros e sobreposições. Ao detectar uma colisão, os airbags incham instantaneamente para amortecer o ocupante exposto com um grande travesseiro cheio de gás.

Um sistema típico de air bag consiste em um módulo de air bag (contendo um inflador ou gerador de gás e um air bag), sensores de colisão, uma unidade de monitoramento de diagnóstico, uma bobina de conexão do volante e uma lâmpada indicadora. Esses componentes são todos interligados por um chicote elétrico e alimentados pela bateria do veículo . Os sistemas de airbags mantêm uma carga de reserva após a ignição ter sido desligada ou após a bateria ter sido desconectada. Dependendo do modelo, a fonte de alimentação de backup dura entre um segundo e dez minutos. Como os componentes vitais para a operação do sistema podem ficar inativos durante anos, o circuito do airbag realiza um “autoteste” interno durante cada inicialização, geralmente indicado por uma luz no painel de instrumentos que brilha brevemente em cada inicialização.

Os sensores de impacto são projetados para evitar que o airbag encha quando o carro bate em um buraco ou buraco, ou no caso de uma pequena colisão. O insuflador se encaixa em um módulo que consiste de um saco de náilon tecido e uma capa de almofada de chifre de plástico quebrável. O módulo, por sua vez, cabe no volante para aplicações do lado do motorista e acima do porta-luvas para aplicações de passageiros dianteiros.

Em uma colisão frontal equivalente a atingir uma barreira sólida a 14 quilômetros por hora, os sensores de colisão localizados na frente do carro detectam a desaceleração repentina e enviam um sinal elétrico ativando um iniciador (às vezes chamado de ignitor ou squib). Como uma lâmpada, um iniciador contém um fio fino que aquece e penetra na câmara do propelente. Isso faz com que o propelente químico sólido, principalmente a azida sódica, selada dentro do inflador, sofra uma rápida reação química (comumente chamada de cadeia pirotécnica). Esta reação controlada produz gás nitrogênio inofensivo que enche o air bag. Durante a implantação, o gás de nitrogênio em expansão sofre um processo que reduz a temperatura e remove a maior parte dos resíduos de combustão ou cinzas.

O gás nitrogênio em expansão infla a bolsa de náilon em menos de um vigésimo (1/20) de segundo, abrindo a tampa do módulo de plástico e inflando na frente do ocupante. Quando o ocupante entra em contato com a sacola, o gás nitrogênio é liberado pelas aberturas na parte de trás da sacola. A bolsa é totalmente inflada por apenas um décimo (1/10) de segundo e é quase esvaziada por três décimos (3/10) de segundo após o impacto. O pó de talco ou amido de milho é usado para alinhar o interior do air bag e é liberado do air bag quando é aberto.

História

A bolsa de ar traça sua origem para bexigas cheias de ar delineadas já em 1941 e patenteadas pela primeira vez na década de 1950. Sistemas de air bag precoce

Um airbag típico do lado do motorista se encaixa perfeitamente na coluna do volante. Em caso de colisão, o sensor de colisão envia uma faísca elétrica para o coletor do inflador, desencadeando uma reação química que produz gás nitrogênio. O gás se expande, inflando o airbag e protegendo o motorista.

Um airbag típico do lado do motorista se encaixa perfeitamente na coluna do volante. Em caso de colisão, o sensor de colisão envia uma faísca elétrica para o coletor do inflador, desencadeando uma reação química que produz gás nitrogênio. O gás se expande, inflando o airbag e protegendo o motorista.

eram grandes e volumosos, usando principalmente tanques de ar comprimido ou aquecido, gás nitrogênio comprimido (N2), freon ou dióxido de carbono (CO 2 ). Alguns dos primeiros sistemas criaram subprodutos perigosos. Um sistema em particular usava pólvora para aquecer o gás freon, produzindo gás fosgênico (COCl 2 ) – um gás extremamente venenoso.

Uma das primeiras patentes para air bags de automóveis foi concedida ao engenheiro industrial John Hetrick em 18 de agosto de 1953. Concebida por Hetrick após um quase acidente em 1952, o projeto pedia um tanque de ar comprimido sob o capô e bolsas infláveis ​​na direção roda, no meio do tablier, e no porta-luvas para proteger os ocupantes dos bancos dianteiros e na parte de trás do banco dianteiro para proteger os passageiros do banco traseiro.

A força de uma colisão impulsionaria um peso deslizante para a frente para enviar ar para dentro dos sacos. Muitos outros inventores e pesquisadores seguiram o exemplo, todos explorando designs ligeiramente diferentes, de modo que a trilha técnica exata dos primeiros designs até o sistema atual é impossível de ser notada com certeza.

Em 1968, John Pietz, um químico da Talley Defence Systems, foi pioneiro de um sólido propelente usando azida sódica (NaN 3 ) e um óxido metálico. Este foi o primeiro propelente sólido gerador de nitrogênio, e logo substituiu os sistemas mais antigos e mais volumosos. A azida sódica no estado sólido é tóxica se ingerida em grandes doses, mas em aplicações automotivas é cuidadosamente selada dentro de um recipiente de aço ou alumínio dentro do sistema de air bag.

Desde a década de 1960, os carros equipados com air bag em testes controlados e uso diário demonstraram a eficácia e a confiabilidade. O Instituto de Seguros para Segurança nas Rodovias realizou um estudo do Fatal Accident Reporting System, usando dados de 1985 a 1991, e concluiu que as mortes de motoristas em colisões frontais foram reduzidas em 28% nos automóveis equipados com airbags. De acordo com

A preparação do propulsor, o primeiro passo no fabrico de air bags, envolve a combinação de azida de sódio e um oxidante. O propulsor é então combinado com o recipiente iniciador de metal e vários filtros para formar o conjunto de insuflação.

A preparação do propulsor, o primeiro passo no fabrico de air bags, envolve a combinação de azida de sódio e um oxidante. O propulsor é então combinado com o recipiente iniciador de metal e vários filtros para formar o conjunto de insuflação.

Em outro estudo conduzido em 1989 pela General Motors, a combinação de cintos de segurança de colo / ombro e airbags em colisões frontais reduziu em 46% as fatalidades com motoristas e em 43% as mortes em passageiros da frente.

Em resposta às maiores preocupações de segurança dos consumidores e à pressão da indústria de seguros, o governo federal forçou os fabricantes de automóveis a atualizar seus recursos de segurança. Primeiro, os regulamentos do Departamento de Transportes (DOT) exigem que todos os carros, a partir do ano de 1990, vendidos nos Estados Unidos, sejam equipados com um sistema de retenção passivo. (Os sistemas de retenção passivos – que não exigem ativação do ocupante – envolvem o uso de cintos de segurança automáticos e / ou o uso de air bags.)

Se os fabricantes de automóveis escolherem um airbag, os regulamentos exigem apenas um sistema do motorista até o modelo ano de 1994, quando os carros equipados com air bags devem incluir também proteção passiva do passageiro. Uma lei de 1991 exige airbags de motorista e passageiro em todos os carros até o ano modelo de 1998 e em caminhões e vans leves até 1999.

Matéria prima

Como dito acima, um sistema de airbags consiste de um módulo de airbag, sensores de colisão, uma unidade de monitoramento de diagnóstico, uma bobina de conexão do volante e uma lâmpada indicadora. Esta seção e a próxima (“O Processo de Fabricação”) se concentrarão no próprio módulo do airbag.

Um módulo de airbag tem três partes principais: o air bag, o inflator e o propelente. O airbag é costurado a partir de um tecido de nylon e pode ter diferentes formas e tamanhos, dependendo dos requisitos específicos do veículo. O material do air bag do lado do motorista é fabricado com um revestimento protetor de calor para proteger o tecido de chamuscar, especialmente perto do conjunto do insuflador, durante a implantação.

Talco ou amido de milho também é usado para revestir o air bag; qualquer substância impede que o tecido grude e facilita a montagem. Os materiais mais recentes para sacos de ar revestidos com silicone e uretano requerem pouco ou nenhum revestimento térmico, embora o pó de talco ou o amido de milho provavelmente ainda sejam utilizados como auxiliares de processamento.

O recipiente ou corpo do inflador é feito de aço inoxidável estampado ou alumínio fundido. Dentro da caixa do inflador há um conjunto de filtro que consiste em uma malha de arame de aço inoxidável com material cerâmico colado entre eles. Quando o insuflador é montado, o conjunto do filtro é envolvido por uma folha de metal para manter uma vedação que evita a contaminação do propelente.

O propulsor, na forma de pastilhas pretas, é principalmente azida de sódio combinada com um oxidante e está tipicamente localizado dentro do recipiente do inflador entre o conjunto do filtro e o iniciador.

O Manufacturing
Processo

A produção de air bags envolve três conjuntos separados diferentes que se combinam para formar o produto final acabado, o módulo de air bag. O propelente deve ser fabricado, os componentes do inflador devem ser montados e o air bag deve ser cortado e costurado. Alguns fabricantes compram componentes já fabricados, como airbags ou iniciadores, e depois montam o módulo completo de airbags. A descrição a seguir do processo de fabricação é para o conjunto do módulo do air bag do lado do motorista. Os conjuntos de módulos de airbags do lado do passageiro são produzidos de forma ligeiramente diferente.

Propulsor

  • 1 O propulsor consiste em azida sódica misturada com um oxidante, uma substância que ajuda a azida a queimar quando inflamada. A azida de sódio é recebida de fornecedores externos e inspecionada para garantir que esteja em conformidade com os requisitos. Após a inspeção, é colocado em um local de armazenamento seguro até que seja necessário. Ao mesmo tempo, o oxidante é recebido de fornecedores externos, inspecionado e armazenado. Diferentes fabricantes usam diferentes oxidantes.
  • 2 A partir do armazenamento, a azida de sódio e o oxidante são então cuidadosamente misturados sob sofisticado controlo computorizado do processo.Devido à possibilidade de explosões, o processamento do pó ocorre em bunkers isolados. No caso de sensores de segurança detectarem uma faísca, os sistemas de dilúvio de alta velocidade irão despejar salas inteiras com água. A produção ocorre em várias instalações menores e redundantes, de modo que, se ocorrer um acidente, a produção não será desativada, apenas reduzida.
  • 3 Após a mistura, a mistura do propelente é enviada para armazenamento. As prensas são então usadas para comprimir a mistura propulsora na forma de disco ou pastilha.

Conjunto de insuflação

  • 4 Os componentes do insuflador, como o recipiente de metal, o conjunto do filtro – tela de arame de aço inoxidável com material cerâmico interno – e o iniciador (ou dispositivo de ignição) são recebidos de fornecedores externos e inspecionados. Os componentes são então montados em uma linha de produção altamente automatizada.
  • 5 O subconjunto do insuflador é combinado com o propelente e um iniciador para formar o conjunto do insuflador. A soldagem a laser (usando gás CO 2 ) é usada para unir subconjuntos de inflador de aço inoxidável, enquanto a soldagem inercial de fricção é usada para unir os subconjuntos de inflador de alumínio. A soldagem a laser envolve o uso de feixes de laser para soldar os conjuntos juntos, enquanto a soldagem por fricção inercial envolve a fricção de dois metais juntos até que as superfícies fiquem quentes o suficiente para se unirem.
  • 6 O conjunto do inflador é então testado e enviado para armazenamento até ser necessário.

Bolsa de ar

  • 7 O tecido de airbag de náilon tecido é recebido de fornecedores externos e inspecionado por quaisquer defeitos de material. O tecido do airbag é então cortado nas formas apropriadas e costurado, interna e externamente, para unir adequadamente os dois lados. Depois que o air bag é costurado, ele é inflado e verificado quanto a quaisquer imperfeições da costura.

Montagem final do módulo de air bag

  • 8 O conjunto do airbag é então montado no conjunto do inflador ensaiado. Em seguida, o airbag é dobrado e a tampa da trava de plástico é instalada.Finalmente, o conjunto completo do módulo é inspecionado e testado.
  • 9 Os módulos montados são embalados em caixas para envio e depois enviados para os clientes.

Outros componentes

  • 10 Os componentes restantes do sistema de airbags – os sensores de colisão, a unidade de monitoramento de diagnóstico, a bobina de conexão do volante e a lâmpada indicadora – são combinados com o módulo do airbag durante a montagem do veículo. Todos os componentes estão conectados e se comunicam através de um chicote de fiação.

As peças do airbag são recortadas em tecido de náilon, costuradas juntas e rebitadas. A bolsa é então cuidadosamente dobrada para que caiba dentro da tampa do módulo de plástico.

As peças do airbag são recortadas em tecido de náilon, costuradas juntas e rebitadas. A bolsa é então cuidadosamente dobrada para que caiba dentro da tampa do módulo de plástico.

Controle de qualidade

O aspecto de controle de qualidade da produção de air bags é, obviamente, muito importante porque muitas vidas dependem do recurso de segurança. Duas áreas principais onde o controle de qualidade é crítico são os testes pirotécnicos ou propelentes e os testes estáticos e dinâmicos do air bag e do inflador.

Os propelentes, antes de serem inseridos nos inflatores, são primeiramente submetidos a testes balísticos para prever seu comportamento. Uma amostra representativa de inflatores é retirada da linha de produção e testada para operação adequada por um teste de inflador em escala real, que mede a pressão – criada pelo gás gerado dentro de um grande tanque de 15,84 ou 79,20 galões (60 ou 300 litros) em milissegundos.

Isso dá uma indicação da capacidade do sistema de insuflação de produzir uma quantidade de gás a uma determinada taxa, garantindo a inflação adequada do airbag. As próprias bolsas de ar são inspecionadas quanto a imperfeições de tecido e costura e, em seguida, testadas quanto a vazamentos.

Inspeções automatizadas são feitas em todas as etapas da linha de processo de produção para identificar erros. Um fabricante de airbags usa radiografia (raios-x) para comparar o inflador concluído com uma configuração principal armazenada no computador. Qualquer inflador sem a configuração adequada é rejeitado.

O futuro

O futuro dos airbags parece extremamente promissor, porque existem muitas aplicações diferentes, desde assentos de aeronaves até capacetes para motociclistas. Os airbags do futuro serão mais econômicos para produzir

Os sensores de colisão podem estar localizados em vários pontos da frente do automóvel. Esses sensores são conectados ao módulo do airbag com um chicote de fiação. Dois outros componentes-chave de um sistema de airbags são o módulo de diagnóstico e a lâmpada indicadora. O módulo de diagnóstico executa um teste do sistema cada vez que o carro é ligado, iluminando brevemente a lâmpada indicadora montada no painel de instrumentos.

Os sensores de colisão podem estar localizados em vários pontos da frente do automóvel. Esses sensores são conectados ao módulo do airbag com um chicote de fiação. Dois outros componentes-chave de um sistema de airbags são o módulo de diagnóstico e a lâmpada indicadora. O módulo de diagnóstico executa um teste do sistema cada vez que o carro é ligado, iluminando brevemente a lâmpada indicadora montada no painel de instrumentos.

e mais leve em peso; envolverá sistemas menores e mais integrados; e usará sensores aprimorados.

Os airbags de impacto lateral são outra possibilidade que funcionaria de maneira semelhante aos airbags do lado do motorista e do passageiro. Os airbags de impacto lateral provavelmente serão montados nos painéis das portas do carro e colocados na janela durante o impacto para proteger a cabeça. O enchimento de espuma ao redor da estrutura da porta também seria usado para amortecer a parte superior do corpo em um impacto lateral. Cabeça e / ou almofadas de joelho (almofadas de absorção de energia) para complementar o sistema de air bag também estão sendo investigadas. Os airbags dos bancos traseiros também estão sendo testados, mas a demanda dos consumidores não deve ser alta.

Sistemas de airbags de reposição – sistemas genéricos que podem ser instalados em qualquer veículo já construído – não estão disponíveis no momento. Como a eficácia de um airbag depende de seus sensores reconhecerem que uma colisão é grave o suficiente para acionar a implantação, um sistema deve ser precisamente ajustado à forma como um modelo de carro específico se comporta em um acidente. Ainda assim, as empresas estão explorando a possibilidade futura de produzir um sistema de air bag modificado para retrofit.

Atualmente está sendo testado um inflador híbrido que usa uma combinação de gás inerte pressurizado (argônio) e calor de um propelente para expandir significativamente o volume do gás. Esses sistemas teriam uma vantagem de custo, já que menos propelente poderia ser usado. Os fabricantes de airbags também estão desenvolvendo sistemas que eliminariam o propelente de azida sódica, que é tóxico em sua forma não empregada. O trabalho também está em andamento para melhorar os revestimentos que preservam o air bag e facilitar sua abertura. Eventualmente, os sacos podem não precisar de revestimentos.

No futuro, sensores mais sofisticados, chamados sensores “inteligentes”, serão usados ​​para adequar a implantação do air bag a determinadas condições. Estes sensores podem ser usados ​​para detectar o tamanho e peso do ocupante, se o ocupante está presente (especialmente no caso dos airbags do lado do passageiro, onde o deslocamento pode ser desnecessário se não houver passageiros), e a proximidade do motorista o volante (um motorista caído sobre o volante poderia ser seriamente ferido por um desdobramento de air bag).