AIRBAGSYSTEM - OPBYGNING OG FUNKTION

Her får du nyttig viden og vigtige tips om airbagsystemer i biler.

Passive sikkerhedssystemer har til opgave at sikre den bedst mulige beskyttelse af personerne i tilfælde af en ulykke. Der findes i dag mange forskellige typer af airbags, og de er efterhånden standard i alle bilklasser. På denne side kan du læse, hvilke komponenter der indgår i et moderne airbag-/selestrammersystem, og hvordan airbags og selestrammere beskytter personer i bilen mod skader i tilfælde af en ulykke. Disse informationer suppleres af vigtige anvisninger om fejlfinding i passive sikkerhedssystemer.

Vigtig sikkerhedsbemærkning
De følgende tekniske informationer og praktiske tips er udarbejdet af HELLA for at hjælpe bilværkstederne professionelt i deres arbejde. De informationer, der gives på denne hjemmeside, må kun benyttes af brancheuddannede fagfolk.

 

AIRBAGSYSTEM SRS: GRUNDPRINCIPPER

Dette kapitel beskriver airbagsystemet. Vi behandler de enkelte komponenter, deres funktion, udløserprocessen og mulige trin ved fejlfinding. Da teknikken i airbagsystemerne har udviklet sig kraftigt i de senere år, beskriver vi komponenterne og processerne generelt.

 

For at få mere præcise oplysninger om systemerne i bestemte køretøjer skal producentens angivelser følges i de enkelte tilfælde. Vedligeholdelse og diagnose må kun foretages af trænede, sagkyndige personer.

 

Alle lovmæssige grundprincipper og retningslinjer skal overholdes. I 1960'erne fremkom de første ideer til et airbagsystem. En stor forhindring var dengang det disponible tidsrum, i hvilket luftpuden skulle blæses op. Man forsøgte at løse problemet ved hjælp af trykluft. Men denne mulighed kunne ikke opfylde kravene. I begyndelsen af 1970'erne lykkedes det at blæse luftpuden op inden for det foreskrevne tidsrum ved hjælp af pyrotekniske drivenheder.

 

De første airbagsystemer blev monteret i luksusbiler i midten af 1970'erne og starten af 1980'erne. I slutningen af 1980'erne indførtes passagerairbags, og trin for trin fulgte flere typer som f.eks. hoved- og sideairbags. I dag er airbagsystemer standardudstyr i biler.

AIRBAG, FUNKTION: KOMPONENTER

Airbag-styreenhed

Styreenheden er hjertet i airbagsystemet, og den er monteret centralt i bilen. Den sidder som regel på midtertunnelen ved instrumentpanelet.

 

Den har følgende opgaver:

  • At registrere ulykker.
  • At registrere signalerne fra sensorerne i tide.
  • At udløse de nødvendige tændkredsløb i tide.
  • Forsyn tændkredsløbene med energi ved hjælp af kondensatoren, uafhængigt af bilens batteri.
  • Foretag en egendiagnose af systemet.
  • At lagre opståede fejl i fejlhukommelsen.
  • At tænde airbagkontrollampen i tilfælde af svigt af systemet.
  • At sikre forbindelsen til andre styreenheder via CAN-bussen.

I moderne styreenheder lagres der informationer, der er indsamlet fra en lang række crashtests. De gør det muligt at inddele ulykker efter deres „crash-grad“.

 

Her skelnes der på følgende måde:

  • Crashgrad 0 = let ulykke, der udløses ikke nogen airbags
  • Crashgrad 1 = middel ulykke, der udløses muligvis airbags i første trin
  • Crashgrad 2 = alvorlig ulykke, der udløses airbags i første trin
  • Crashgrad 3 = meget alvorlig ulykke, der udløses airbags i første og andet trin

 

Ud over „crashgrad“ tager styreenheden ved udløserstrategien også hensyn til informationer om kollisionsretningen (kraftpåvirkningen), for eksempel 0°, 30° samt ulykkens type. Der tages ligeledes hensyn til informationer om, hvorvidt personerne har spændt deres sikkerhedsseler eller ikke.

Kollisionssensorer

Alt efter airbagsystem og antal airbags er der monteret kollisions- eller accelerationssensorer i selve styreenheden eller som satellitter i bilens front og sider.

 

Der er altid monteret dobbelte frontsensorer. Her er der som regel tale om sensorer, der arbejder efter fjeder-/masse-systemet. Her er der i sensoren en vægtrulle, der er fyldt med standardiserede vægte. Vægtrullen er omviklet med et fjederbånd af bronze, hvis ender er fastgjort til hhv. vægtrullen og sensorhuset. Dermed kan vægtrullen kun bevæge sig, når kraftpåvirkningen kommer i en bestemt retning. Hvis der sker en kraftpåvirkning, ruller vægtrullen ud mod kraften fra bronzefjederen og slutter via en kontakt kredsløbet til styreenheden. Sensoren indeholder desuden en højohms modstand til brug for egendiagnosen.

En anden udførelse af bevægelsessensorer er brugen af en siliciummasse. Hvis der sker en kraftpåvirkning, bevæges siliciummassen i sensoren. I kraft af den måde, massen er ophængt på i sensoren, sker der en ændring af den elektriske kapacitet, der tjener som information for styreenheden.

 

Disse sensorer benyttes til at registrere sidekollisioner på grund af deres hurtige reaktioner for så hurtigt som muligt at sende informationer til styreenheden.

 

Der benyttes også tryksensorer. De monteres i dørene og reagerer på trykændringer inde i dørene ved en ulykke. I biler, hvor disse tryksensorer benyttes, er det meget vigtigt, at dørenes tætningsfolie monteres korrekt, når de har været demonteret. Hvis der sker et tryktab ved en ulykke, fordi dørens tætningsfolie er forkert monteret, kan tryksensorernes funktion blive nedsat.

 

Ved montering af kollisionssensorer, skal man altid følge monteringsretningen, der er angivet med en pil på sensoren. Udløsertærsklen ligger ved en acceleration på ca. 3 – 5 g. Af sikkerhedsgrunde, og for at undgå utilsigtet udløsning, skal der altid være to af hinanden uafhængige sensorer, der sender information om udløsning af airbag's til styreenheden. Safing-sensoren fungerer som sikkerhedssensor.

Safing-sikkerhedssensor

Safing-sensoren har til opgave at forhindre utilsigtet udløsning af airbags.

 

Den er serieforbundet med frontsensorerne. Safing-sensoren er integreret i airbag-styreenheden. Den består af en reed-kontakt i et harpiksfyldt rør og en ringformet magnet. Den åbne reed-kontakt befinder sig i et harpiksfyldt rør, der er omgivet af den ringformede magnet. Magneten holdes af en fjeder i enden af huset. Hvis der sker en kraftpåvirkning, glider magneten mod fjederkraften over det harpiksfyldte rør og slutter reed-kontakten. Dermed er kontakten til tænding af bilens airbags lukket.

OPBYGNING AF EN AIRBAG: OPBYGNING

Førerairbag'en i rattet består af en luftpude, der har et volumen på ca. 67 l, holderen til luftpuden, generatoren på generatorholderen og airbag-dækpladen (dækpladen på rattet). I tilfælde af en ulykke tændes generatoren af styreenheden. Tændstrømmen opvarmer en tynd tråd, som antænder tændsatsen.

 

Derefter sker der ikke nogen eksplosion, derimod brænder drivladningen. Denne drivladning består af natriumacid. Den gas, der udvikles ved forbrændingen, ekspanderer og reagerer med oxidatoren (et middel, der afgiver ilt, f.eks. kobber- eller jernoxid) til næsten rent kvælstof, der fylder luftpuden. Som følge af natriumacids giftighed benyttes også andre, acidfri faste brændstoffer som drivladning. De reagerer ikke blot til kvælstof, men også til kuldioxid (ca. 20 %) og vanddamp (ca. 25 %). Drivmidlet er som regel i tabletform, der er lufttæt pakket i forbrændingskammeret.

Hvilket drivmiddel, der benyttes, afhænger af, hvor stor luftpuden er, og hvor høj åbningshastigheden skal være. Som følge af den kemiske reaktion efter tændingen opstår der en temperatur på 700 °C i forbrændingskammeret. Den dannede gas strømmer gennem en filtersi med et tryk på ca. 120 bar. Herved sker der en afkøling, således at temperaturen ved udgangen ligger under 80 °C, så personerne i bilen ikke udsættes for risici. Lydstyrken svarer til et geværskud. Det varer ca. 30 ms, før luftpuden er helt fyldt. I nyere systemer benyttes to-trins gasgeneratorer. Styreenheden tænder de to tændpiller efter hinanden, afhængigt af kollisionens voldsomhed. Jo kortere tiden mellem de to tændinger er, jo hurtigere fyldes luftpuden. Begge gasgeneratorer tændes i alle tilfælde for at kunne få personerne sikkert ud af den forulykkede bil.

 

I passager- og sideairbags benyttes hybridgeneratorer. I denne typer generatorer benyttes foruden gassen fra forbrændingen også en yderligere gaskilde. I en trykbeholder har man en gasblanding af 96 % argon og 4 % helium med et tryk på ca. 220 bar. Trykbeholderen er lukket med en membran. Ved udløsningen bevæger drivladningen et stempel, som gennembryder membranen, hvilket muliggør, at gassen kan strømme ud. Gassen fra forbrændingen blandes med gassen i trykbeholderen, hvorved temperaturen ved udløbet ligger på ca. 56 °C. Førerairbag'ens volumen er ca. 140 l, og den fyldes helt på ca. 35 ms.

Forløbet for sideairbags (thorax-bags) er tilsvarende, men da der ikke er deformationszoner, kræves der en langt hurtigere tænding og fyldning af luftpuderne. Ved en sidekollision med en hastighed på cirka 50 km/h skal gasgeneratorerne tændes efter efter ca. 7 ms, og luftpuden skal være helt fyldt efter 22 ms. Sideairbags er indbygget i dørbeklædningen eller sædets ryglæn. Mht. hovedairbags skelner man mellem Inflatable Tubular Structure og Inflatable Curtain. „Inflatable Tubular Structure“ var den første form for hovedairbag. Den lignede en „pølse“, der folder sig ud fra loftsbeklædningen over fordørene. „Inflatable Curtain“ strækker sig foroven langs hele bilens side. Den monteres i tagrammen over bilens døre.

Luftpude

Luftpuden er fremstillet af et meget robust, ældningsbestandigt polyamidstof. Det har en lav friktionskoefficient for at få nem udfoldning og skånsom kontakt med huden. For at beskytte luftpuden og for at forhindre, at den „klæber“ sammen, pudres den med en type talkum, som ved udløsning ses som en hvid sky. Indeni er der fanggjorde, der holder luftpuden i den ønskede form, når den blæses op. På bagsiden er der udstrømningsåbninger, som gassen kan undslippe igennem.

 

Der to forskellige foldningsmåder for luftpuden: standardfoldning og stjernefoldning. Stjernefoldning har en mindre udstrækning mod føreren, hvilket er en fordel, hvis personerne ikke sidder i den korrekte siddestilling (Out of Position).

Spiralfjeder

Spiralfjederen udgør forbindelsen mellem den faste ratstamme og det bevægelige rat. Den sikrer også forbindelsen mellem airbagstyreenheden og gasgeneratoren, når rattet drejes. Den ledende folie er viklet på en sådan måde, at den kan følge rattets drejning 2,5 omdrejninger til hver side.

 

Der skal udvises stor forsigtighed ved af- og påmontering af spiralfjederen. Det skal sikres, at styretøjet er i midterstilling, og at hjulene peger lige frem. Den afmonterede spiralfjeder må ikke vrides.

Registrering af sædebrug

For at kunne styre aktiveringen af airbags mere præcist og for at undgå unødig aktivering benytter man et system til registrering af sædebrug. Registreringen af sædebrug kan ske på forskellige måder. Der benyttes sensormåtter, der består af tryksensorer og bedømmelseselektronik. Sensormåtterne kan være indbygget i passagersædet alene eller i de mest moderne systemer også i førersædet og i bagsæderne. Det er også muligt at benytte infrarød- eller ultralydsensorer. De monteres ved loftslampen / bakspejlet og overvåger både sædebrug og passagerens siddestilling. Dermed registreres også en ugunstig „Out-of-Position“ siddestilling.

 

Informationerne om registrering af sædebrug påvirker aktiveringen af airbags, selestrammere og aktive nakkestøtter. Hvis enkelte siddepladser ikke er i brug, registreres det af airbagsystemet, og de tilhørende beskyttelsessystemer aktiveres ikke i tilfælde af en ulykke.

Airbag, ledninger

For at markere ladninger og stik til airbags er stikkene gule.

 

Inde i stikkene er der en kortslutningsbro, der forhindrer, at der sker en utilsigtet aktivering ved arbejde på airbagsystemet. Det kan f.eks. ske som følge af statisk elektricitet.

 

Kortslutningsbroen er en forbindelse, som - når stikforbindelsen adskilles - forbinder de to stikben inde i stikket og derved afleder evt. potentialer.

Selestrammer

Selestrammeren har til opgave at optage „slækket“ i selen i tilfælde af en ulykke. Slækket kan skyldes fyldig, luftig beklædning eller en „afslappet“ siddestilling. Selestrammeren kan være integreret i selelåsen eller i selerullen. Hvis selestrammeren er indbygget i selelåsen, består den f.eks. af følgende komponenter: strammerrør, wire. stempel, gasgenerator og tændsats. I tilfælde af en ulykke tændes gasgeneratoren ligesom i en airbag. Gassen ekspanderer og forskyder stemplet i strammerrøret. Via wiren mellem stempel og selelås trækkes selelåsen nedefter, hvorved selen strammes. Hvis selestrammeren er integreret i selerullen, strammes selen ved hjælp af en oprulningsmekanisme.

 

I tilfælde af en ulykke aktiveres den også af en gasgenerator, der sætter en række kugler i bevægelse. Kuglerne drejer et hjul, der er forbundet til selerullen. Drejningen af hjulet bevirker, at selen rulles et forud defineret stykke ind. Derefter falder kuglerne ned i en hertil beregnet beholder, så de ikke kan anrette skader.

 

En anden mulighed er det såkaldte „wankelmotor-princip“. Her drejer drivladningen ved aktiveringen et rotationsstempel, der ved sin rotation trækker selen ind. For at nedsætte belastningen på brystkassen i tilfælde af en ulykke, installeres der en selekraftbegrænser i førerens og forsædepassagerens sikkerhedsseler.

Selekraftbegrænser

Selekraftbegrænserne er adaptive, automatiske selesystemer, hvor der ved hjælp af en gasgenerator - lige som i en airbag - sker et skift mellem et højt og et lavt kraftniveau.

 

I kraft af den optimale afstemning mellem selestrammer og airbag optages personernes kinetiske energi gradvist i løbet af hele ulykkens varighed, hvorved belastningerne reduceres.

Batterifrakobling

For at nedsætte risikoen for kortslutninger og heraf følgende bilbrande afbrydes batteriet fra ledningsnettet ved en ulykke.

 

Det sker ved hjælp af et skillerelæ eller en gasgenerator. Signalet til frakobling af batteriet kommer fra airbagstyreenheden. Gasgeneratoren fungerer på samme måde som for selestrammeren. Når den aktiveres, afbrydes forbindelsen mellem batteriet og batterikablet inde i kabelskoen.

KONTROL OG DIAGNOSE PÅ AIRBAGSYSTEMET: FEJLFINDING

Arbejde på airbagsystemet må kun foretages af sagkyndige fagfolk.

 

Alle lovmæssige og producentmæssige forskrifter skal følges. Det samme gælder ved bortskaffelse af udløste og gamle airbags. Det anbefales at uddanne alle værkstedets medarbejdere, idet mange opgaver, som ikke umiddelbart har forbindelse med airbagsystemet, kræver, at airbags eller selestrammere afmonteres. Det gælder f.eks. arbejde med instrumentgruppen.

 

Lige som for diagnose og fejlfinding i andre systemer skal man også her indlede med en visuel kontrol. Alle synlige komponenter i airbagsystemet skal kontrolleres for skader og korrekte forbindelse i stikkene. En hyppigt forekommende fejlårsag er en dårlig stikforbindelse til selestrammere eller sideairbags ved forsæderne. Når sæderne skydes frem og tilbage, løsner stikforbindelserne sig, og der opstår overgangsmodstand. Også spiralfjederen er en hyppig fejlårsag. Påvirkningerne hver gang, rattet drejes, medfører også svigt her. Under alle omstændigheder kræves der et passende diagnoseapparat. Hvis der ved den visuelle kontrol konstateres en defekt stikforbindelse, skal fejlhukommelsen slettes med diagnoseapparatet.

Hvis der ikke konstateres fejl ved den visuelle kontrol, skal fejlhukommelsen udlæses med diagnoseapparatet. Fejl, der er forekommet i systemet, registreres som regel af egendiagnosen og lagres i fejlhukommelsen. Hvis fejlhukommelsen angiver en af følgende fejl: ukorrekt signal, for lavt / for højt signal, kan årsagen være en defekt ledning. I så fald kan ledningsforbindelserne mellem sensorerne og styreenheden kontrolleres for gennemgang og kortslutning til stel med et multimeter. For at finde sensorerne og stikforbindelser og finde forbindelserne i stikket ved styreenheden kræves der modelspecifikke informationer og diagrammer. Her skal forbindelsen til bilens batteri altid afbrydes, og forbindelserne til sensorerne og styreenheden skal afbrydes fra ledningsnettet. Til tilslutningerne af prøveledningerne til stikkene, må der ikke benyttes „hjemmelavede“ adaptere (udrettede papirclips). De kan beskadige de skrøbelige stikben, så der forårsages nye fejl, uden at det opdages. Man bør bruge specielle prøvespidser, der passer i kontaktpunkterne i stikkene, og som kan etablere korrekt kontakt.