ایربگ یا کیسه‌ هوا چیست و چگونه عمل می کند؟

آخرین خودرو/ ایربگ یا کیسه‌ هوا یکی از امکانات ایمنی خودرو است که می تواند جان راننده و سرنشینان را در تصادفات حفظ کند. در ادامه این آپشن ایمنی را بیشتر معرفی می کنیم.

تاریخچه کیسه‌ هوا در خودرو
تا پیش از اختراع ایربگ، کمربند ایمنی موثرترین و تنها عامل ایمنی بازدارنده از مرگ و میر در تصادفات به حساب می آمد. کمربند ایمنی با محکم نگه داشتن سرنشین در جای خود مانع از پرتاب او در هنگام ضربه های ناگهانی در تصادفات می گردید اما یک نقص در آن وجود داشت که مانع از این می شد تا کمربند امینی بتواند نقش خود را به عنوان حافظ جان سرنشینان آنطور که باید و شاید ایفا کند. در حین تصادف اگرچه بدن سرنشین به طور کامل توسط کمربند مهار می شد اما گردن و سر او با شدت زیادی رو به جلو حرکت می کرد و همین حرکت ناگهانی درکم ترین حالت می توانست باعث آسیب جدی به نخاع و ناحیه گردن شخص گردد و درصورت برخورد با فرمان آسیب های جدی تری به بار بیاورد. رفته رفته با افزایش تعداد خودروها در سطح دنیا و به تبع آن تلفات ناشی از تصادفات، نیاز مبرم به افزایش سطح ایمنی خودروها احساس می شد تا جایی که در اوایل دهه ۵۰ میلادی یک ایده اولیه به ذهن مهندس نیروی دریایی امریکا به نام جان هتریک رسید.

حتما بخوانید : کروز کنترل چیست و چگونه عمل می کند؟

وی در سال ۱۹۵۳ اختراع خود را ثبت نمود. همچنین در همان سال ها مهندس آلمانی به نام والتر لیندرر نیز اختراعی مشابه با او را به نام خود ثبت نمود اما هر دو این اختراعات با دو علت نتوانستند توجه خودروسازان را در آن زمان به خود جلب کند. اگرچه ایده ایربگ در آن دوران به مرحله تولید انبوه نرسید اما این دو نفر را می توان از پیشگامان مفهوم ایربگ یا کیسه هوا نامید. ایراد اول این سیستم آن بود که سرعت بادشدن کیسه هوا به قدر کافی سریع نبود تا بتواند از بروز خسارت جلوگیری کند و دوم اینکه حسگر هاس تعبیه شده در سپر خودرو هم از حساسیت به اندازه کافی برخوردار نبودند.

درسال ۱۹۶۴ مهندس ژاپنی به نام یاسوزابورو کوبوری از ماده منفجره برای باد کردن کیسه هوا استفاده کرد اما پیش از آنکه تحقیقاتش به مرحله اجرا برسد درگذشت. پس از سال ها آزمون و خطا سرانجام در سال ۱۹۶۷ مهندس امریکایی به نام آلن برید مکانیسم جدیدی برای ایربگ معرفی کرد که در آن از یک کاتالیزور برای ایجاد یک واکنش شیمیایی و ماده ای به نام سدیم آزید به جای هوای فشرده استفاده می شد تا سرعت بازشدن ایربگ به طور قابل توجهی افزایش یابد. همچنین با معرفی نسل جدیدی از سنسور ها حساسیت به ضربه نیز افزایش یافت.

حتما بخوانید : سیستم کنترل پایداری خودرو چیست؟

پس از آن بطور رسمی برای اولین بار توسط خودروسازان امریکایی از جمله فورد و جنرال موتور در سال ۱۹۷۱ از کیسه هوای راننده استفاده شد.جنرال موتور در سال ۱۹۷۳ بر روی شورولت ایمپالا در ناوگان خودروهای دولتی از ایربگ استفاده نمود. اولین بار در سال ۱۹۹۰ دو خودروی امریکایی مجهز به ایر بگ با یکدیگر تصادف کردند که ایربگ هردو خودرو به خوبی عمل کرد و هردو راننده زنده و صدمات جانی جزیی از خودرو خارج شدند. به تدریج استفاده از کیسه هوا در اروپا نیز رایج شد و تا دهه ۹۰ بصورت گسترده در بین خودروسازان رواج یافت تا جایی که در سال ۱۹۹۸ نصب کیسه هوا برای تمامی خودروها در ایالات متحده اجباری شد.

اجزای تشکیل دهنده سیستم ایربگ
کیسه هوا : محفظه ای بالشتی مانند از جنس پلیمر نازک است که از برخورد سرنشین با قطعات داخلی خودرو مانند داشبورد فرمان و شیشه ها جلوگیری می کند. همچنین برای جلوگیری از چسبیدن لایه های کیسه هوا به همدیگر و باز شدن سریع در هنگام تصادف، روی سطح داخلی آن با لایه ای سیلیکون پوشیده است که در بعضی ایربگ ها بجای آن از پودر تالک استفاده می شود.

حسگرها (سنسورها) : این حسگرها به طور مستمر وضعیت خودرو را بررسی و در صورت بروز حادثه به کامپیوتر سیگنال ارسال می کنند. تعداد سنسور ها در ابتدا دو عدد در قسمت جلوی خودرو تعبیه بود تا ضربه وارده به بدنه را به سیستم کامپیوتر مرکزی انتقال دهند اما امروز با افزایش انواع کیسه های هوا، سنسورهای بیشتری در قسمت های مختلف خودرو بکار می روند

ماده سوختنی : که در اثر یک واکنش شیمیایی به وسیله انفجار باعث آزاد شدن گاز نیتروژن و باد شدن بالشتک می شود

کامپیوتر مرکزی (ECU) :که وظیفه تحلیل داده های ارسالی از سنسور ها و ارسال پیام انفجار را برعهده دارد.

حتما بخوانید : سیستم تعلیق مک فرسون چگونه عمل می کند؟

عملکرد کیسه هوا
همانطور که قبل تر اشاره کردیم سنسور های تعبیه شده در بدنه خودرو به محض برخورد با خودرو یا هر شئ دیگر سیگنال مربوطه را به ECU ارسال می کند و کامپیوتر با پردازش داده ها خازن جرقه زنی محفظه ایربگ را فعال می کند و سوخت جامد موجود محفظه منفجر می شد که گاز نیتروژن حاصل از واکنش شیمیایی به سرعت محفظه را پر می کند و کیسه هوا در زمانی در کمتر از یک چشم به زدن و چیزی در حدود ۰.۰۴ ثانیه باد می شود و با سرعتی در حدود ۳۲۰ کیلومتر با کنار زدن کاور خود روی فرمان یا هر قسمت دیگر به بیرون از محفظه پرتاب می گردد و مانع از برخورد فرد بخصوص در ناحیه سر و گردن به قسمت هایی مانند شیشه و فرمان می شود. به طور همزمان کمربند ایمنی سفت می شود و مانع از پرتاب شدن فرد به سمت جلو می گردد.

همچنین روی سطح این کیسه منافذ بسیار ریزی وجود دارد که پس از برخورد با صورت شخص به صورت گاز موجود در آن خارج می شود تا باعث خفگی نشود. قبل تر از سدیم آزید در ایربگ ها استفاده می شد که به علت مسمومیت و ایجاد حساسیت، با گاز نیتروژن جایگزین گردید. این نکته را هم باید در نظر داشت که کیسه های هوا تنها در صورتی می توانند از صدمات جانی جلوگیری کنند که همراه با کمربند ایمنی استفاده شوند. در غیر این صورت می تواند خود باعث ایجاد صدمه به سرنشینان شود و حتی از آسیبی که به واسطه برخورد با غربیلک فرمان یا داشبورد به وجود می آید هم خطرناک تر بوده و بعضا حتی مرگ سرنشینان گردد. به همین خاطر در بسیاری از خودروها سیستم ایربگ تنها در صورتی فعال خواهد شد که کمربند ایمنی توسط فرد مورد استفاده قرار گیرد به همین خاطر روی محل باز شدن ایربگ در خودروها علامت (SRS) حک شده که مخفف کلمه Supplemental Rsstraint System به معنای سیستم مهار مکمل می باشد.

حتما بخوانید : فرمان برقی چیست و چگونه عمل می کند؟

نکته دیگر اینکه عملکرد ایربگ ها به سرعت ضربه وارده بستگی دارد و در سرعت های پایین فعال نخواهد شد. دلیل این امر این است که ایربگ ها در واقع کیسه های یک بار مصرفی هستند که پس از باز شدن امکان استفاده مجدد از آنها وجود ندارد و هزینه شارژ مجدد آنها قابل توجه است. به همین منظور حسگرها به گونه ای تعبیه شده اند که فقط در مواقع لزوم که امکان صدمه جانی وجود دارد وارد عمل شوند. اگرچه طبق اعلام سازمان ایمنی جاده های امریکا وجود ایربگ در ۱۰ سال اخیر جان بیش از ۱۵۰۰ نفر را از مرگ حتمی نجات داده است اما به دلیل اینکه برای افرادی با قد ۱۵۴ سانتی متر و وزن ۷۵ کیلوگرم طراحی شده است می تواند برای افراد کمتر از این استاندارد که بیشتر شامل کودکان می شود حادثه آفرین باشد به همین منظور در برخی خودرو ها کلید خاموش کردن ایربگ برای سرنشین جلو وجود دارد.

انواع ایربگ در خودروها
امروزه خودروسازان با بکارگیری طیف وسیعی از ایربگ ها سعی در افزایش هرچه بیشتر ایمنی خودروها دارند و از آنجا تعداد ستاره ایمنی خودروها یکی از معیارهای خرید خودرو در دنیا است تعداد کیسه های هوا یک خودرو به نوعی می تواند حتی روی فروش یک خودرو تاثیرگذار باشد.در این مقاله به تعدادی از انواع کیسه هوا که عمومیت بیشتری دارند می پردازیم :

۱- ایربگ سرنشینان جلو : این دو کیسه هوا جان راننده و سرنشین را از خطر برخورد با داشبورد و فرمان و همچنین سایر قسمت های داخلی کابین حفظ می کند. محل قرارگیری کیسه هوای سرنشین در قسمت جلوی داشبورد و ایربگ راننده در قسمت میانی فرمان تعبیه شده است

۲- ایربگ جانبی : این ایربگ ها برای حفظ جان سرنشینان از صدمه در تصادفات از پهلو به خودرو تعبیه شده اند و از برخورد قطعات داخلی مانند درب ها به افراد جلوگیری می کند. این کیسه هوا می تواند برای سرنشینان جلو و عقب بکار برود و عموما در قسمت کناری صندلی تعبیه می شوند.

۳- ایربگ پرده ای : همانطور که اسم این مدل ایربگ مشخص است بطور سراسری و مانند پرده ای سر سرنشینان را از ضرباتی که ممکن است در اثر خم شدن ستون ها و شکستن شیشه های جانبی به وجود آید حفظ می کند و در قسمت های فوقانی بدنه مانند بالای ستون ها و سقف کار گذاشته می شوند. نکته قابل توجه که دانستن آن خالی از لطف نیست در مورد این نوع از ایربگ ها اینکه چون بصورت سراسری در امتداد طول کابین باز می شوند پس قاعدتا باید از چندین نقطه داخل پوسته سقف یا بدنه بیرون بزند و به همین خاطر سه نقطه یا بیشتر توسط پولکی هایی که روی آن ها مشخص شده بطور همزمان باز می شود که عموم مردم اشتباها هر پولکی را یک کیسه هوا جدا می شمارند. درصورتی که هر سه پولکی روی هم تشکیل دهنده یک ایربگ پرده ای می باشند. این موضوع در داخل کشور هم در مورد محصولات وارداتی مانند کیا و هیوندای شایع است و بعضا می شنویم که می گفته می شود این خودرو ۱۰ ایربگ دارد در صورتی که تعداد واقعی ۶ کیسه هوا است.

۴- ایربگ عابر پیاده : این ایربگ اولین بار توسط کمپانی ولوو که سرآمد خودروسازان در بحث ایمنی است روی خودروی V40 معرفی شد که آسیب ناشی از برخورد عابر پیاده و یا راکب دوچرخه و موتور را در تصادفات تا حدی کاهش می دهد. این ایربگ عموما از قسمت بالایی کاپوت و زیر محفظه کاپوت پس از ارسال سیگنال توسط حسگرها بصورت U شکل بیرون می آید و عابر پیاده رو در بر می گیرد.

۵- کیسه هوای زانو : از آنجایی که راننده تنها شخصی است که در هرگونه تصادف در خودرو حضور دارد لذا می بایست تدابیر ایمنی بیشتری هم برای راننده در نظر گرفت یکی از این امکانات ایربگ زانویی می باشد که زیر مجموعه فرمان قرار گرفته و به محض وارد شدن ضربه از جلو باز شده و مانع از برخورد پای راننده با قطعات داخل موتور می گردد.البته در خودروهای پیشرفته این ایربگ برای سرنشین جلو هم در نظر گرفته شده است.

نکات ایمنی در مورد کیسه هوا
همانطور که گفتیم اگرچه ایربگ انقلابی در صنعت ایمنی خودروها ایجاد کرد و تلفات جانی رانندگی را به طور قابل توجهی کاهش داد، اما مانند هر تکنولوژی دیگری اگر به طور صحیح استفاده نگردد می تواند آسیب رسان باشد و با رعایت یکسری نکات ساده می توان کارایی آن را افزایش داد :

۱- بستن کمربند ایمنی : اولین و مهم ترین نکته در استفاده از ایربگ استفاده از کمربند ایمنی بطور همزمان است تا از صدمات جدی به سر و صورت جلوگیری شود

۲- عدم قرار دادن کودکان در صندلی جلو : از آنجا که بیشتر تصادفات در ناحیه جلویی خودرو اتفاق می افتد و کیسه های هوا در هنگام باز شدن سر و صورت بزرگسالان را پوشش می دهد قرار گرفتن کودکان حتی درصورت باز شدن کیسه هوا می تواند باعث آسیب های جدی در پی داشته باشد.

۳- تنظیم صحیح صندلی و فرمان : ایربگ ها تنها در صورتی می توانند بهترین کارایی را داشته باشند که فاصله سر و گردن از فرمان خودرو حدود ۵۰ سانتی متر باشد تا به راحتی باز شود و سر و صورت را دربرگیرد و اگر این فاصله بیشتر یا کمتر باشد نه تنها ایربگ از حادثه جلوگیری نمی کند، بلکه مخرب هم خواهد بود.

۴- عدم وجود مانع بین سرنشین و ایربگ : بعضا دیده می شود افراد حیوانات خانگی و یا کودکان را در کنار یا بغل خود قرار می دهند .این کار علاوه بر اینکه اجازه عملکرد ایربگ برای سرنشین اصلی را سلب می کند می تواند خطرات جانی برای کودک یا حیوان هم داشته باشد. همچنین اشیائی مانند عصا نیز می تواند در موقع بروز حادثه احتمال آسیب را دوچندان کند.

۵- اطمینان از فعال بودن ایربگ : در خودروهایی که کلید خاموش کردن کیسه هوا وجود دارد می تواند این کلید سهوا یا به دلیل قرار گرفت کودکان خاموش شده باشد و ضروری است از فعال بودن ایربگ اطمینان حاصل کنید.

دلایل روشن شدن چراغ ایربگ
بسیاری مواقع پیش می آید در پشت آمپر خودرو بدون این که ایربگ عمل کرده باشد چراغ آن روشن شده باشد که می تواند دلایل مختلفی داشته باشد و در بیشتر مواقع به کمک دستگاه دیاگ می توان مشکل آن را شناسایی و برطرف نمود. نکته دیگر اینکه از آنجایی که ایربگ نقش کلیدی در حفظ جان سرنشینان دارد لذا در هنگام خرید خودرو می بایست از سلامت آن و روشن نبودن چراغ ایربگ اطمینان حاصل کرد.

برخی از اصلی ترین دلایل روشن شدن چراغ کیسه هوا :

۱ – قطعی و خرابی سوکت ایربگ
۲ – خرابی سوکت کمربند ایمنی
۳ – خرابی سنسور صندلی سرنشین
۴ – تصادفات با شدت کم بدون باز شدن ایربگ
۵ – معیوب بودن کامپیوتر مرکزی
۶ – خوردگی قطعات مربوط به ایربگ به علت ورود آب به سیستم