Comment fonctionnent les airbags

L'airbag déployé à l'intérieur des restes d'une Enzo Ferrari. Voir plus de photos de sécurité automobile. Michael Tullberg / Getty Images

Pendant des années, la ceinture de sécurité fiable a fourni la seule forme de retenue passive dans nos voitures. Il y a eu des débats sur leur sécurité, notamment en ce qui concerne les enfants, mais au fil du temps, une grande partie du pays a adopté des lois sur la ceinture de sécurité obligatoire. Les statistiques ont montré que l'utilisation des ceintures de sécurité a sauvé des milliers de vies qui auraient pu être perdues dans des collisions.

Tout comme les ceintures de sécurité, le concept de l'airbag - un oreiller moelleux contre lequel se poser en cas de collision - existe depuis de nombreuses années. Le premier brevet sur un dispositif d'atterrissage gonflable pour avions a été déposé pendant la Seconde Guerre mondiale. Dans les années 1980, les premiers airbags commerciaux sont apparus dans les automobiles.

Depuis l'année modèle 1998, toutes les voitures neuves vendues aux États-Unis doivent être équipées de coussins gonflables du côté conducteur et du côté passager. (Les camions légers sont tombés sous le coup de la règle en 1999.) À ce jour, les statistiques montrent que les airbags réduisent le risque de mourir dans une collision frontale directe d'environ 30 pour cent. Viennent ensuite les airbags latéraux montés sur les sièges et sur les portières. Aujourd'hui, certaines voitures vont bien au-delà du double airbags pour avoir six ou même huit airbags. Ayant évoqué une partie de la même controverse qui a entouré l'utilisation de la ceinture de sécurité dans ses premières années, les coussins gonflables font l'objet de recherches et de tests sérieux du gouvernement et de l'industrie..

Dans cet article, vous découvrirez la science derrière l'airbag, comment fonctionne l'appareil, quels sont ses problèmes et où va la technologie..

Lois du mouvement

Avant d'examiner les détails, passons en revue nos connaissances sur le lois du mouvement. Premièrement, nous savons que les objets en mouvement ont élan (le produit de la masse et de la vitesse d'un objet). À moins qu'un extérieur Obliger agit sur un objet, l'objet continuera à se déplacer à sa vitesse et sa direction actuelles. Les voitures se composent de plusieurs objets, y compris le véhicule lui-même, des objets en vrac dans la voiture et, bien sûr, des passagers. Si ces objets ne sont pas retenus, ils continueront à se déplacer quelle que soit la vitesse à laquelle la voiture roule, même si la voiture est arrêtée par une collision..

Arrêter l'élan d'un objet nécessite une action de force sur une période de temps. Lorsqu'une voiture s'écrase, la force nécessaire pour arrêter un objet est très grande car l'élan de la voiture a changé instantanément alors que les passagers ne l'ont pas fait - il n'y a pas beaucoup de temps pour travailler. Le but de tout système de retenue supplémentaire est d'aider à arrêter le passager tout en lui faisant le moins de dégâts possible..

Ce qu'un airbag veut faire, c'est ralentir la vitesse du passager à zéro avec peu ou pas de dommages. Les contraintes auxquelles il doit fonctionner sont énormes. L'airbag a l'espace entre le passager et le volant ou le tableau de bord et une fraction de seconde pour travailler avec. Cependant, même cette infime quantité d'espace et de temps est précieuse si le système peut ralentir le passager de manière égale plutôt que de forcer un arrêt brusque de son mouvement..

Dans la section suivante, nous examinerons les pièces d'un airbag et verrons comment il se gonfle.

Le but d'un airbag est de ralentir le mouvement vers l'avant du passager le plus uniformément possible en une fraction de seconde. Il y a trois parties dans un airbag qui aident à accomplir cet exploit:

• le sac lui-même est fait d'un tissu de nylon fin, qui est plié dans le volant ou le tableau de bord ou, plus récemment, le siège ou la porte.
• le capteur est l'appareil qui indique au sac de se gonfler. L'inflation se produit quand il y a une force de collision égale à courir dans un mur de briques à 10 à 15 miles par heure (16 à 24 km par heure). Un interrupteur mécanique est basculé lorsqu'il y a un changement de masse qui ferme un contact électrique, indiquant aux capteurs qu'un accident s'est produit. Les capteurs reçoivent des informations d'un accéléromètre intégré dans une micropuce.
• L'airbag système de gonflage fait réagir l'azide de sodium (NaN3) avec le nitrate de potassium (KNO3) pour produire azote gazeux. Des souffles chauds d'azote gonflent l'airbag.

L'airbag et le système de gonflage sont stockés dans le volant. Voir plus d'images de sécurité automobile.

Les premiers efforts d'adaptation de l'airbag pour une utilisation dans les voitures se sont heurtés à des prix prohibitifs et à des obstacles techniques impliquant le stockage et la libération de gaz compressé. Les chercheurs se sont demandé:

• S'il y avait assez de place dans une voiture pour une cartouche d'essence
• Si le gaz resterait contenu à haute pression pendant toute la durée de vie de la voiture
• Comment le sac pourrait-il être conçu pour se dilater rapidement et de manière fiable à diverses températures de fonctionnement et sans émettre de coup d'éclat

Le système de gonflage utilise un propulseur solide et un allumeur.

Ils avaient besoin d'un moyen de déclencher une réaction chimique qui produirait l'azote qui gonflerait le sac. Petit gonfleurs à propergol solide est venu à la rescousse dans les années 1970.

Le système de gonflage n'est pas sans rappeler un propulseur de fusée solide (voir Comment fonctionnent les moteurs de fusée pour plus de détails). Le système d'airbag enflamme un propulseur solide, qui brûle extrêmement rapidement pour créer un grand volume de gaz pour gonfler le sac. Le sac alors littéralement éclats de son site de stockage jusqu'à 322 km / h - plus vite qu'un clin d'œil! Une seconde plus tard, le gaz se dissipe rapidement à travers de minuscules trous dans le sac, ainsi dégonflant le sac pour que tu puisses bouger.

Même si tout le processus se déroule uniquement un vingt-cinquième de seconde, le temps supplémentaire suffit pour éviter des blessures graves. le substance poudreuse Soit dit en passant, la fécule de maïs ordinaire ou la poudre de talc est libérée de l'airbag, qui est utilisée par les fabricants de sacs gonflables pour garder les sacs souples et lubrifiés pendant leur stockage.

Ensuite, nous examinerons certaines des précautions de sécurité associées aux airbags, en particulier en ce qui concerne les enfants.

Depuis les débuts des coussins gonflables automatiques, les experts ont averti que les coussins gonflables doivent être utilisés en tandem avec les ceintures de sécurité. Les ceintures de sécurité étaient encore tout à fait nécessaires car les coussins gonflables ne fonctionnaient que dans les collisions frontales survenant à plus de 10 mi / h (6 km / h). Seules les ceintures de sécurité pourraient aider dans les glissements latéraux et les collisions (bien que les airbags latéraux deviennent de plus en plus courants), les collisions par l'arrière et les impacts secondaires. Même si la technologie progresse, les airbags ne sont efficaces que lorsqu'ils sont utilisés avec une ceinture de sécurité abdominale / baudrier.

Il n'a pas fallu longtemps pour apprendre que la force d'un airbag peut blesser ceux qui en sont trop proches. Les chercheurs ont déterminé que la zone de risque des airbags conducteur est la première 2 à 3 pouces (5 à 8 cm) de gonflage. Ainsi, vous placer à 10 pouces (25 cm) de votre airbag conducteur vous donne une marge de sécurité claire. Mesurez cette distance entre le centre du volant et votre sternum. Si vous êtes actuellement assis à moins de 10 pouces, vous pouvez régler votre position de conduite des manières suivantes:

• Déplacez votre siège vers l'arrière aussi loin que possible tout en atteignant confortablement les pédales.
• Inclinez légèrement le dossier de votre siège. Bien que les conceptions de voitures varient, la plupart des conducteurs peuvent atteindre la distance de 10 pouces même avec le siège du conducteur complètement en avant en inclinant légèrement le dossier du siège. Si l'inclinaison du siège rend difficile la vue de la route, vous pouvez vous élever en utilisant le système de relèvement du siège de votre voiture (toutes les voitures ne l'ont pas!) Ou un coussin ferme et non glissant pour obtenir le même effet..
• Dirigez l'airbag vers votre poitrine, au lieu de votre tête et de votre cou, en inclinant votre volant vers le bas (cela ne fonctionne que si votre volant est réglable).

Les règles sont différentes pour les enfants. Un coussin gonflable peut blesser gravement ou même tuer un enfant non bouclé qui est assis trop près de lui ou qui est projeté vers le tableau de bord lors d'un freinage d'urgence. Les experts conviennent que les points de sécurité suivants sont importants:

• Les enfants de 12 ans et moins doivent être attachés dans un siège d'auto correctement installé et adapté à leur âge sur le siège arrière..
• Les bébés dans des sièges pour enfants dos à la route (de moins d'un an et pesant moins de 20 livres / 10 kg) ne doivent jamais prendre place sur le siège avant d'une voiture équipée d'un coussin gonflable côté passager..
• Si un enfant de plus d'un an doit prendre place sur le siège avant avec un coussin gonflable côté passager, il doit être dans un siège de sécurité pour enfant orienté vers l'avant, un siège d'appoint ou une ceinture ventrale / baudrier bien ajustée, et le siège doit être reculé le plus possible.

Pour plus d'informations sur les sièges d'auto pour enfants, lisez Sièges d'auto: faits en bref.

Dans certains cas particuliers, les propriétaires de voitures peuvent demander la possibilité de désactiver leurs airbags. Dans la section suivante, nous discuterons des étapes à suivre si vous souhaitez désactiver votre airbag.

En réponse aux préoccupations concernant les enfants - et d'autres, en particulier les personnes plus petites - tués ou gravement blessés par des coussins gonflables défectueux ou trop puissants, la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) a publié en 1997 une règle finale permettant aux constructeurs automobiles d'utiliser des - airbags motorisés. Cette règle permet aux airbags d'être dépowered de 20 à 35 pour cent. De plus, à partir de 1998, les ateliers de réparation et les concessionnaires ont été autorisés à installer interrupteurs marche / arrêt qui permettent de désactiver les airbags. Les propriétaires de véhicules pourraient désormais être autorisés (par la NHTSA) à installer des interrupteurs marche / arrêt pour l'un ou les deux airbags de leur voiture s'ils (ou d'autres utilisateurs de leur voiture) tombaient dans un ou plusieurs de ces groupes de risque spécifiques:

• Pour les côtés conducteur et passager - Les personnes ayant des conditions médicales dans lesquelles les risques de déploiement de l'airbag dépassent le risque d'impact en l'absence d'un airbag
• Pour le côté conducteur (en plus des conditions médicales) - Ceux qui ne peuvent pas se positionner pour faire fonctionner correctement leur voiture à au moins 10 pouces (25,4 cm) en arrière du centre du couvercle du coussin gonflable du conducteur
• Pour le côté passager (en plus des conditions médicales) - Les personnes qui doivent transporter un bébé dans un dispositif de retenue pour enfant dos à la route sur le siège avant parce que la voiture n'a pas de siège arrière, le siège arrière est trop petit pour accueillir un siège d'enfant dos à la route ou parce que il est nécessaire de surveiller en permanence l'état de santé d'un enfant
• Pour le côté passager (en plus des conditions médicales) - Les personnes qui doivent transporter des enfants entre un et 12 ans sur le siège avant parce que (a) la voiture n'a pas de siège arrière, (b) le propriétaire du véhicule doit transporter plus d'enfants qu'il ne peut en contenir siège arrière ou (c) parce qu'il est nécessaire de surveiller constamment la santé d'un enfant

Si vous souhaitez installer un interrupteur marche / arrêt dans votre voiture, vous avez besoin d'une copie de la brochure de la NHTSA, "airbags et interrupteurs marche-arrêt: informations pour une décision éclairée" et du formulaire d'accompagnement, Demande d'interrupteur marche-arrêt airbag. Vous pouvez les trouver sur le site Web de la NHTSA, ainsi que dans les clubs AAA, les concessionnaires de voitures neuves et les départements de véhicules automobiles de l'État. La NHTSA vous enverra une lettre d'autorisation que vous pourrez apporter à un atelier de réparation. (Avant de vous soucier de tout cela, vous devriez vérifier auprès de votre concessionnaire automobile ou d'un atelier de réparation pour voir si un interrupteur marche-arrêt est disponible pour votre voiture.) interrupteurs marche-arrêt de modernisation peuvent être trouvés et utilisés si les exigences fédérales sont respectées - les interrupteurs doivent être actionnés par une clé et équipés de voyants d'avertissement pour indiquer si les sacs sont éteints ou allumés.

Évidemment, même si vous avez la possibilité de l'éteindre, le coussin gonflable doit être laissé activé pour les conducteurs qui peuvent s'asseoir à au moins 10 pouces en arrière. Pour ceux qui ne le peuvent pas (même avec les suggestions ci-dessus), le sac peut être désactivé. Un groupe de médecins à la Conférence nationale sur les indications médicales pour la désactivation des airbags a considéré les conditions médicales communément signalées dans les lettres à la NHTSA comme une justification possible de la désactivation des airbags. Cependant, ils n'ont pas recommandé de désactiver les airbags pour des conditions relativement courantes, telles que:

• stimulateurs cardiaques
• lunettes
• angine
• emphysème
• asthme
• mastectomie
• chirurgie antérieure du dos ou du cou
• âge avancé
• l'ostéoporose
• arthrite
• grossesse

De manière générale, vous ne pouvez pas désactiver votre airbag sans installer un interrupteur marche-arrêt de mise à niveau. Cependant, si un interrupteur marche / arrêt de mise à niveau n'est pas encore disponible (auprès du constructeur du véhicule) pour votre voiture, la NHTSA autorisera la désactivation de l'airbag au cas par cas dans des conditions appropriées. N'essayez jamais de désactiver le sac vous-même - rappelez-vous, ce n'est pas un coussin moelleux! Il emballe un coup et peut vous blesser lorsque vous ne savez pas ce que vous faites.

En ce qui concerne les interrupteurs marche-arrêt installés en usine, la NHTSA permet aux constructeurs automobiles d'installer interrupteurs marche / arrêt de l'airbag passager dans des véhicules neufs dans des circonstances limitées - uniquement si le véhicule n'a pas de siège arrière ou si le siège arrière est trop petit pour accueillir un siège de sécurité pour enfant dos à la route. Et les fabricants ne sont actuellement pas autorisés à installer des interrupteurs marche-arrêt pour l'airbag conducteur dans tout nouveau véhicule. Pourquoi ces règles? La NHTSA a décidé de ne pas utiliser d'interrupteurs marche-arrêt généralisés installés en usine de peur qu'ils ne deviennent des équipements standard dans tous les nouveaux véhicules - même ceux achetés par des personnes n'appartenant pas à des groupes à risque. Ils ont également vu l'intégration d'interrupteurs marche-arrêt dans les nouvelles voitures (et la refonte ultérieure des tableaux de bord) comme quelque chose qui détournerait les ressources du développement de systèmes d'airbags plus sûrs et plus avancés..

Les activités visant à maintenir et à améliorer les avantages vitaux des airbags battent leur plein. Les nouveaux tests sponsorisés par la NHTSA utilisent des critères améliorés de blessures «factices» basés sur de nouvelles connaissances et recherches.

Jusqu'à récemment, la plupart des progrès réalisés dans le domaine de la sécurité automobile se faisaient lors d'impacts avant et arrière, même si 40 pour cent de toutes les blessures graves causées par des accidents sont le résultat de chocs latéraux, et 30% de tous les accidents sont des collisions latérales. De nombreux constructeurs automobiles ont répondu à ces statistiques (et aux nouvelles normes qui en résultent) en renforçant les portes, les cadres de portes et les sections de plancher et de toit. Mais les voitures qui offrent actuellement airbags latéraux représentent la nouvelle vague de protection des occupants. Les ingénieurs affirment que la conception de coussins gonflables latéraux efficaces est beaucoup plus difficile que la conception de coussins gonflables avant. En effet, une grande partie de l'énergie d'une collision frontale est absorbée par le pare-chocs, le capot et le moteur, et il faut près de 30 à 40 millisecondes avant qu'elle n'atteigne l'occupant de la voiture. Lors d'un choc latéral, seule une porte relativement mince et quelques centimètres séparent l'occupant d'un autre véhicule. Cela signifie que les airbags latéraux montés dans les portières doivent commencer à se déployer en un cinq ou six millisecondes!

Les ingénieurs de Volvo ont expérimenté différentes manières de monter les airbags latéraux et ont choisi l'installation du dossier du siège car cela protège les passagers de toutes tailles, quelle que soit la position du siège. Cette disposition leur permet de placer un déclenchement du capteur mécanique sur les côtés des coussins de siège sous le conducteur et le passager avant. Cela empêche le coussin gonflable du côté intact de la voiture de se gonfler. L'installation de l'ensemble des airbags dans le dossier du siège offre également l'avantage d'éviter les déploiements inutiles qui pourraient être causés par des collisions avec des piétons ou des vélos. Il faut une collision d'environ 12 mi / h (19 km / h) pour déclencher les airbags latéraux.

Les ingénieurs BMW ont choisi airbags montés sur les portes. La porte a plus d'espace, ce qui permet un plus grand sac qui offre plus de couverture.

le airbag de tête, ou structure tubulaire gonflable (ITS), ressemble un peu à une grosse saucisse et, contrairement aux autres airbags, est conçue pour rester gonflée pendant environ cinq secondes pour offrir une protection contre les deuxième ou troisième impacts. Travaillant avec l'airbag latéral, l'ITS est censé offrir une meilleure protection dans certaines collisions latérales. Une autre option pour la protection de la tête en cas de chocs latéraux est le airbag rideau.

Tout cela montre clairement que la science des airbags est encore nouvelle et en développement rapide. Vous pouvez vous attendre à de nombreuses avancées dans ce domaine à mesure que les concepteurs proposent de nouvelles idées et apprennent des données réelles sur les accidents..

Pour plus d'informations sur les airbags et des sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.

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