Sistemas de segurança suplementar

Em meados dos anos oitenta deu-se a introdução do airbag do condutor, que passou a poder ser montado, como equipamento extra, em veículos de luxo topo-da-gama de produção reduzida. No início dos anos 90 o airbag do condutor era montado de série em modelos de produção elevada.

 

Desde então os airbags passaram a estar disponíveis também para o passageiro dianteiro; surgiram também os airbags de protecção lateral e de cabeça, tanto para o condutor como para o passageiro dianteiro. Para além dos airbags, foram também desenvolvidos os pré-tensores dos cintos de segurança. Estes podem ser mecânicos (activados por molas) ou pirotécnicos (activados por carga explosiva).

A utilização de airbags como parte do sistema de segurança suplementar (SRS) resultou na redução de ferimentos provocados por fragmentos de vidro e pelo embate contra equipamento do habitáculo, tendo ainda diminuído a possibilidade de ferimentos na cabeça, pescoço e ombros.

A ampla superfície absorsora de energia dos airbags dispersa o impacto e o esvaziamento controlado dos mesmos permite que esta energia se dissipe de forma gradual.

Os airbags proporcionam um certo nível de protecção se forem usados sem os cintos de segurança; no entanto, aqueles que obedecem à norma europeia são projectados para serem eficazes em conjunto com o cinto de segurança; deste modo, são geralmente mais pequenos do que os que equipam os modelos em conformidade com a norma dos Estados Unidos, onde o uso dos cintos de segurança não é obrigatório.


Airbags mecânicos

  • Os airbags mecânicos podem ser montados do lado do condutor (no volante) e do lado do passageiro dianteiro (por trás do revestimento do tablier).
  • Trata-se de unidades completas, que não necessitam de alimentação nem de circuitos eléctricos exteriores.
  • O conjunto do airbag é composto por um saco muito bem dobrado, um insuflador (gerador de gás), um sensor de desaceleração por inércia e um dispositivo mecânico de disparo.
  • Geralmente incorpora um dispositivo de segurança que desarma a unidade quando esta é desmontada do seu suporte.
  • Em caso de colisão, a bola de aço do dispositivo de inércia desloca-se para a frente e liberta a cavilha de disparo sustida por uma mola sob tensão.
  • A cavilha de disparo acciona um detonador que faz com que as pastilhas do gerador de gás produzam, quase instantaneamente, gás em quantidade suficiente para insuflar o airbag.

  1. Tampa do airbag
  2. Airbag dobrado
  3. Insuflador (gerador de gás)
  4. Sensor de desaceleração por inércia
  5. Dispositivo de disparo
  6. Anel de apoio com dispositivo de desactivação
  7. Pastilhas do gerador de gás

Sistemas SRS controlados electronicamente

Os componentes principais de um sistema SRS são os seguintes:

  • Airbag do condutor - no centro do volante
  • Airbag do passageiro dianteiro - por trás do tablier do lado do passageiro
  • Airbags laterais - incorporados no lado exterior das costas dos bancos
  • Airbags das portas - por trás dos painéis de revestimento das portas, frequentemente incluindo também sensores de impacto separados nas portas
  • Airbags de cabeça - por trás do revestimento do tejadilho
  • Cortinas laterais - por trás do revestimento do tejadilho
  • Pré-tensores dos cintos de segurança - normalmente instalados nos cintos de segurança dianteiros e por vezes nos traseiros
  • Módulo de controlo - ou por trás do airbag do condutor, ou no habitáculo (frequentemente debaixo da consola central)
  • Sensor de impacto - sob o capot, por trás do tablier, debaixo dos bancos ou incorporado no módulo de controlo
  • Sensor de pressão sobre o assento do passageiro dianteiro - debaixo da almofada do assento
  • Sensor de confirmação - normalmente incorporado no módulo de controlo do SRS
  • Condensador - normalmente incorporado no módulo de controlo do SRS
  • Interruptor de desactivação - no painel do tablier
  • Anel de contacto ou cabo em espiral - por trás do volante

Diagrama esquemático do sistema SRS electrónico

  1. Módulo de controlo do SRS
  2. Interruptor da ignição
  3. Bateria
  4. Sensores de impacto dianteiros
  5. Cabo em espiral
  6. Inflamador/gerador de gás
  7. Airbag do condutor
  8. Interruptor de desactivação do airbag do passageiro dianteiro
  9. Sensor de pressão sobre o assento do passageiro dianteiro
  10. Airbag do passageiro dianteiro
  11. Pré-tensores dos cintos de segurança
  12. Sensores de impacto lateral
  13. Airbags laterais
  14. Ficha de transmissão de dados (DLC)
  15. Luz avisadora do SRS

Funcionamento do airbag

  • Os airbags do condutor e do passageiro dianteiro são controlados por sensores que só reagem a um impacto dianteiro ocorrido a uma velocidade superior a 16 Km/h e num raio de cerca de 60° em torno da frente do veículo (Fig. 2).
  • Os airbags do condutor e do passageiro dianteiro não são activados por embate lateral ou traseiro ou no caso de capotagem.

Fig 2

  • A insuflação do airbag é instantânea. Entre o impacto inicial e o momento em que o airbag é insuflado decorrem apenas 100 - 150 milisegundos.
  • Durante este espaço de tempo, um sinal proveniente do módulo de controlo do SRS activa a carga propulsora sólida, que se inflama e produz uma quantidade de gás suficiente para insuflar completamente o airbag (Fig. 4 e Fig. 5), a cabeça do condutor embate no airbag (Fig. 6), regressa à posição vertical (Fig. 7) e o airbag esvazia-se completamente.
  • Se o veículo dispuser de pré-tensores dos cintos de segurança, estes terão disparado, eliminando qualquer frouxidão entre o cinto e o utilizador.

Fig 3

Fig 4

Fig 5

Fig 6

Fig 7


Construção do airbag

  • O airbag é fabricado em tecido e possui um revestimento de silicone que o protege de gases quentes. Encontra-se muito bem dobrado por trás da tampa e possui orifícios de descarga pelos quais o gás escapa rapidamente depois da insuflação completa.
  • Na sua maioria, os airbags encontram-se escondidos por trás de painéis com linhas de ruptura pré-programada, que permitem que os sacos rebentem a cobertura e saiam para fora quando são insuflados sem soltar quaisquer partes da guarnição.
  • Em alguns casos a tampa está presa por uma fita de tecido forte que restringe o seu movimento quando o airbag é insuflado, evitando desta forma o perigo de projecção de detritos.
  • As tampas constituem a parte exterior do volante e do tablier do lado do passageiro e encontram-se normalmente identificadas com a inscrição "airbag" ou "SRS" gravada.

Insuflador e inflamador

  • O insuflador consiste num recipiente em aço cheio com uma carga propulsora e ligado a um inflamador. Quando a carga propulsora é inflamada, produz e faz passar através de um filtro gás (essencialmente azoto) em quantidade suficiente para encher o airbag.
  • Normalmente o inflamador é accionado electricamente por um sinal do módulo de controlo, mas alguns veículos dispõem de unidades de accionamento mecânicas.

Fig 8

  1. Inflamador
  2. Insuflador

Airbags dianteiros

  • O airbag do condutor está bem fixado ao centro do volante (Fig. 9). O airbag do passageiro dianteiro está incorporado no tablier (Fig. 10).
  • Os airbags são concebidos para ser accionados em caso de impacto dianteiro moderado a forte.
  • Assim que o(s) sensor(es) do veículo detecta(m) uma desaceleração súbita e esta é confirmada pelo sensor de confirmação, é enviado um sinal ao inflamador e o gerador de gás é inflamado.
  • Produz-se uma mistura de azoto e de dióxido de carbono que insufla rapidamente o airbag. A pressão crescente faz romper a cobertura do airbag e este insufla-se à frente do condutor ou do passageiro dianteiro. Em seguida o airbag esvazia-se rapidamente deixando escapar o gás através dos orifícios que possui para o efeito.
  • O gás passa por um filtro e arrefece à medida que enche o airbag.
  • Depois da insuflação poderá eventualmente ver-se um resíduo de pó inofensivo, usado para lubrificar o airbag quando este insufla.
  • A capacidade do airbag do passageiro dianteiro é cerca de 2 a 3 vezes maior do que a do condutor, dado que a distância entre o tablier e o passageiro é muito maior do que aquela entre o volante e o condutor.

Fig 9

  1. Tampa do airbag
  2. Gerador de gás
  3. Inflamador

Fig 10

  1. Cablagem de ligação
  2. Inflamador/insuflador
  3. Airbag
  4. Tampa (tablier)

Airbags laterais e airbags das portas

  • Estes são montados na parte lateral das costas dos bancos (Fig. 11) e por trás dos painéis de revestimento das portas (Fig. 12). Dado que o espaço entre os ocupantes e a estrutura do veículo é muito limitado, a insuflação destes airbags dá-se num espaço de tempo extremamente reduzido (normalmente 10 milisegundos).

Fig 11

  1. Armação do assento
  2. Alojamento do airbag
  3. Airbag
  4. Inflamador/insuflador

Fig 12

  1. Cablagem de ligação
  2. Painel interior da porta
  3. Conjunto do airbag

Airbags de cabeça e cortinas insufláveis

  • Estes vão normalmente do pilar A ao painel lateral traseiro (Fig. 13). A cortina insuflável cai e cobre a área do vidro e do pilar B (Fig. 14).
  • São accionados por sensores de impacto separados.
  • Os airbags de cabeça e as cortinas insufláveis permanecem insuflados por mais tempo do que os outros airbags, para oferecerem protecção em caso de capotamento.

Fig 13

Fig 14


Módulo de controlo

  • O módulo de controlo responde a sinais de entrada dos sensores de impacto e activa os airbags e os pré-tensores. Também pode estar ligado ao sistema de trancagem central, para assegurar que as portas ficam destrancadas em caso de acidente.
  • Se não existirem sensores separados, os sensores de confirmação e de impacto estarão incorporados no módulo.
  • Nos sistemas com auto-diagnóstico, as avarias no sistema de segurança suplementar são registadas pelo módulo e fazem com que a luz avisadora do sistema se mantenha acesa. Em certos casos o módulo de controlo poderá desactivar o sistema até serem efectuadas as reparações necessárias.
  • Os módulos que incorporam sensores de impacto são sensíveis à direcção e só funcionarão satisfatoriamente se estiverem correctamente orientados.

Fig 15

  1. Seta indicadora da direcção de montagem
  2. Parafusos de fixação especiais
  3. Grampo de segurança da ficha múltipla da cablagem
  4. Ficha múltipla da cablagem do sistema de segurança suplementar

Anel de contacto ou cabo em espiral ("mola de relógio")

  • O anel de contacto ou cabo em espiral faz a ligação eléctrica entre o volante e o conjunto do airbag do condutor. Também liga quaisquer outros comandos montados no volante, como, por exemplo, a buzina, o comando da velocidade cruzeiro, etc. O anel de contacto tem um movimento rotativo ilimitado, mas o movimento do cabo em espiral é limitado devido à ligação de fita em espiral existente nos compartimentos interior e exterior.

Fig 16

  1. Alojamento fixo
  2. Alojamento móvel
  3. Fichas da cablagem

Sensores de impacto

  • Os sensores de impacto electrónicos podem estar incorporados no módulo de controlo ou montados separadamente. Estão ligados em série com um sensor de confirmação, de modo a evitar o accionamento não intencional do sistema.
  • São sensíveis a uma combinação de força G e duração. Dessa forma evita-se o accionamento acidental causado, por exemplo, por uma pancada directamente no sensor ou no módulo de controlo, por embates ligeiros ao estacionar, etc.
  • Alguns modelos têm sensores separados para os airbags e para os pré-tensores.
  • Os sensores de impacto são sensíveis à direcção e só funcionam satisfatoriamente se estiverem correctamente orientados.

Fig 17

  1. Esfera dourada
  2. Íman permanente
  3. Contactos dourados
  4. Manga-guia

Sensor(es) de confirmação

  • O sensor de confirmação, que pode ser um interruptor de mercúrio ou de palheta, está ligado em série com o(s) sensor(es) de impacto e assegura que o sistema de segurança suplementar não é activado a menos que tal seja absolutamente necessário.
  • A activação do(s) airbag(s) só se verifica se tanto o sensor de impacto como o sensor de confirmação detectarem uma desaceleração superior a um limite predeterminado.

Luz avisadora

  • A luz avisadora informa o condutor de qualquer anomalia no sistema de segurança suplementar e em alguns casos exibe um código de avaria.
  • Se a luz avisadora não se acender, se se mantiver continuamente acesa ou se piscar, existe uma avaria no sistema e, em caso de colisão, o(s) airbag(s) e o(s) pré-tensor(es) poderão não funcionar correctamente (ou mesmo não funcionar).

Fig 18


Cablagem

  • A cablagem do sistema de segurança suplementar foi especificamente concebida para eliminar quase completamente a possibilidade de desligação, curto-circuito ou de captação de sinais parasitas.
  • A cablagem do sistema de segurança suplementar tem frequentemente cores de código ou um revestimento de cor de código (frequentemente amarelo) e pode dispor de fichas múltiplas especiais com um grampo de curto-circuitagem incorporado (Fig. 19). Quando uma ficha deste tipo é desligada, os dois contactos do cabo do airbag são curto-circuitados um com o outro para evitar o disparo acidental.
  • Normalmente as fichas múltiplas têm um dispositivo de bloqueio para evitar que sejam desligadas acidentalmente.

Fig 19

  1. Contactos para o inflamador
  2. Contactos de curto-circuitagem

Pré-tensores

  • Os pré-tensores eliminam qualquer folga do cinto de segurança e apertam-no contra o corpo do utilizador.
  • O mecanismo do pré-tensor pode actuar sobre o carreto de inércia, a fivela ou o suporte do pilar B.
  • Os pré-tensores podem ser activados independentemente do sistema de airbag; no entanto, sempre que os airbags dianteiros forem activados, os pré-tensores também o são.
  • A activação dos pré-tensores dos cintos de segurança dos passageiros pode ser impedida pelos sensores de pressão sobre o assento ou pelos microinterruptores dos carretos de inércia, quando estes informam o módulo de controlo de que o banco ou o cinto de segurança não estão a ser usados.

Mecânicos

  • Os pré-tensores mecânicos (Fig. 20) são activados por molas helicoidais comprimidas que, uma vez activadas, puxam a fita do cinto de segurança, apertando-a contra o corpo do utilizador.
  • Esta reacção pode ser alcançada puxando-se a fivela para baixo ou então rodando-se o carreto de inércia para encurtar a fita.

Fig 20

  1. Fita do cinto de segurança
  2. Mola sob tensão prévia
  3. Cabo de ligação

Pirotécnicos

  • Os pré-tensores pirotécnicos têm um gerador de gás que actua sobre um pistão (Fig. 21), uma coluna de bolas de aço (Fig. 22), uma turbina de líquido ou um "rotor de motor Wankel" (Fig. 23) ligado ao cinto de segurança. No último caso, são usados três geradores de gás, os quais são sucessivamente activados, consoante a quantidade de cinto frouxo que tem de ser enrolado e, por conseguinte, o grau de rotação do rotor.
  • O accionamento pode ser realizado pelo interruptor de inércia ou pelo inflamador eléctrico, que reage à desaceleração do veículo durante um impacto.
  • Depois de ter sido activado, o pré-tensor tem de ser substituído.

Fig 21

  1. Fita do cinto de segurança
  2. Cablagem de ligação
  3. Dispositivo de accionamento/gerador de gás

Fig 22

  1. Dispositivo de accionamento/gerador de gás
  2. Carreto de inércia do cinto de segurança
  3. Carreto
  4. Reservatório das esferas
  5. Fita do cinto de segurança

Fig 23

  1. Dispositivo de disparo
  2. Rotor "Wankel"
  3. Pino de disparo
  4. Gerador de gás
  5. Gás em expansão

Sensor de pressão sobre o assento

  • Este sensor é usado para identificar se um determinado banco está ocupado. Consiste num chumaço a almofada sensível à pressão, incorporado na almofada do assento.

Fig 24


Desactivação

  • Devido à incompatibilidade entre as cadeiras de criança dianteiras e os airbags, alguns modelos são equipados com um interruptor de desactivação (normalmente operado através da chave da ignição) que permite ao condutor desactivar o airbag do passageiro dianteiro.
  • Alternativamente, a desactivação poderá só ser possível através da utilização de equipamento de diagnóstico ligado à ficha de transmissão de dados (DLC).
  • Poderá existir uma lâmpada avisadora separada ou a luz avisadora do sistema de segurança suplementar poderá manter-se acesa por mais tempo a fim de indicar que o airbag foi desactivado.

Fig 25


Corrente de apoio

  • Quando a alimentação da bateria é cortada em consequência de um impacto, dois ou mais condensadores incorporados no sistema de segurança suplementar (normalmente no módulo de controlo) fornecem a corrente eléctrica de apoio necessária para accionar os componentes deste sistema.
  • Isto significa que depois de a bateria ser desligada o sistema permanece com corrente durante um curto espaço de tempo. A maioria dos fabricantes especifica um tempo de espera (até 30 minutos) antes de se poder trabalhar no sistema com segurança.

Suportes e parafusos de fixação

  • Estas peças são de importância fundamental para a segurança e após a activação de quaisquer componentes do sistema de segurança suplementar deverão ser sempre cuidadosamente inspeccionadas para verificar se apresentam danos.
  • Se houver sinais evidentes de danos deverá substituir-se o que for necessário.
  • Todos os binários de aperto devem ser rigorosamente respeitados, dado que um aperto excessivo pode distorcer os componentes e inutilizá-los.

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