Cofano Attivo e Airbag per Pedoni: La Preparazione della Carrozzeria Prima della Collisione

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Cofano a sollevamento automatico e airbag pedonale: tecnologie di sicurezza della carrozzeria esterna che si attivano poco prima che il veicolo investa un pedone, sollevando il cofano di circa 100 mm e coprendo con un cuscino la rigida area del parabrezza. L'obiettivo non è proteggere completamente la testa, ma attenuare la violenza dell'impatto in pochi millisecondi. In questa pagina racconterò la catena ingegneristica di questi sistemi, dai sensori agli attuatori, senza linguaggio commerciale.
In evidenza
- Il cofano a sollevamento automatico alza la parte posteriore di circa 100 mm verso l'alto, prima che la tocchi la testa del pedone.
- Honda annunciò il sistema nel 2004 e lo portò in produzione di serie nel 2008; Nissan lo annunciò invece il 2 agosto 2007.
- In una simulazione esemplare il pedone è stato rilevato al 2,3° secondo , al 2,4° secondo intervene la frenata automatica.
- In un test comparativo, nei veicoli con cofano a sollevamento automatico e con airbag pedonale i tassi di infortunio si sono ridotti rispettivamente dell' 82,2% e del 95,4% .
- La sicurezza dei pedoni può influire fino al 20% del punteggio in stelle Euro NCAP.
Pensaci: l'auto sta andando verso un pedone e la collisione è quasi inevitabile. In quel momento cosa fa il veicolo? Frena, sì, ma la cosa più interessante è che anche la sua carrozzeria entra in uno stato di preparazione misurato in millesimi di secondo. Il cofano si solleva, il cuscino si apre, il paraurti cambia comportamento. Cioè la sicurezza non inizia dopo che la collisione è cominciata, ma prima. Io adoro questa idea di "preparazione della carrozzeria pre-collisione", perché la maggior parte dei testi sulla sicurezza si concentra sul passeggero all'interno e dimentica la persona fuori. Ora sciogliamo quella catena anello per anello.
Perché la sicurezza del pedone inizia prima della collisione?
Partiamo prima dalla dura realtà: nelle collisioni pedone-veicolo l'infortunio che più minaccia la vita è spesso il colpo della testa contro il cofano o il parabrezza. E l'origine del problema sta qui: il motore è una grande massa rigida che si trova subito sotto il cofano. Se lo spazio tra i lamierati del cofano è ridotto, la testa non colpisce una lamiera morbida ma direttamente il blocco motore. Nel parametro chiamato criterio di lesione cranica (HIC) questa differenza emerge in modo impressionante.
Da qui derivano due approcci ingegneristici. Il primo è passivo: progettare fin da subito la parte inferiore del cofano e il paraurti in modo che assorbano l'impatto. Il secondo è attivo: anticipare la collisione e preparare la carrozzeria per quel momento. Questa pagina tratta principalmente il secondo, ma vedrai che in realtà sono due facce della stessa medaglia: anche il sistema attivo alla fine affida il compito alla struttura assorbente gli urti.
Come funziona il cofano a sollevamento automatico: dai sensori all'attuatore, in millisecondi
Il cuore del sistema è una catena decisionale. Quando il sensore di pressione o i sensori di velocità sul paraurti anteriore rilevano una collisione, l'informazione va all'unità di controllo del sistema a sollevamento. L'unità di controllo risponde alla domanda "In questo momento c'è davvero una collisione con un pedone, devo sollevare il cofano?" e se la risposta è sì attiva un attuatore. Prima che la testa del pedone tocchi il cofano, il bordo posteriore di quest'ultimo si solleva di circa 100 mm - cioè dieci centimetri - verso l'alto. Tra l'altro, è bello sapere che l'attuatore è per lo più di tipo pirotecnico, cioè azionato da un piccolo carico esplosivo: un membro della stessa famiglia del pretensionatore della cintura di sicurezza. E cosa sarebbe, se non un piccolo razzo?
Faccio un paragone con la vita quotidiana: pensiamo a un telefono che cade sul tavolo. Su una superficie dura lo schermo si rompe, se cade sopra un piumino sottile se la cava. Il cofano pop-up fa esattamente questo: sollevando il cofano e creando uno spazio nel vano motore, il cofano si deforma più facilmente quando la testa lo colpisce e la durata dell'impatto si allunga. La stessa energia, applicata in un tempo più lungo, riduce la forza di picco. Se ricordi l'argomento dell'elasticità e della durata dell'impatto dalle lezioni di fisica, è esattamente questo.
Perché esiste la soglia di 25 km/h?
Secondo il sistema di Honda, l'attivazione avviene a 25 km/h e oltre di velocità. La logica è semplice: a velocità molto basse la collisione non comporta già un serio rischio per la testa, e ogni attivazione ha come risultato costoso e monouso. Ma diciamo anche onestamente questo: secondo Honda, il sistema potrebbe non funzionare in ogni situazione a seconda della posizione e dell'angolo della collisione. Nessun sistema di sicurezza è garantito al 100%, questa è la regola anche per lui.
La soluzione elegante al problema del cofano basso
Se chiedi se abbiano vinto i progettisti o gli ingegneri: se il paraurti è basso, cioè se c'è molto poco spazio tra il cofano e i componenti del motore, è difficile garantire la protezione della testa in modo passivo. Un cofano alto invece può limitare la visuale del conducente e aumentare la probabilità di collisione. Il cofano attivo entra in scena qui come un supereroe: rende possibile ridurre il trauma cranico preservando un design fluido e basso. Anche l'annuncio di Nissan nel 2007 diceva esattamente questo: unire il design sportivo e la protezione della testa dei pedoni nello stesso cofano.
L'airbag per pedoni: rivestire con un cuscino il parabrezza rigido
Anche se il cofano si solleva, il pericolo non finisce, perché la testa del pedone di solito scivola dal cofano verso il parabrezza e il montante A. Ed è qui che entra in scena l'airbag per pedoni: quando viene rilevata la collisione, un cuscino esterno si apre da sotto il cofano e ricopre le zone del parabrezza rigido e del montante A . Si sa dove si aprirà, perché la traiettoria della testa è abbastanza prevedibile nella cinematica della collisione - per questo il cuscino si apre non verso il "vuoto", ma verso un punto obiettivo preciso.
L'esempio di produzione più noto è la tecnologia dell'airbag per pedoni di Volvo. Debuttò per la prima volta in produzione di serie sul modello V40 e raccoglie diversi componenti in un unico pacchetto: quando viene rilevata la collisione, il cofano si apre, l'airbag aumenta insieme al cofano che si solleva la distanza dalla struttura sottostante e, insieme all'accelerazione della testa, il valore HIC diminuisce in modo significativo. Qui quindi sollevamento del cofano e airbag funzionano come un unico sistema - il cuscino non da solo, ma mano nella mano con il cofano che si solleva.
Come gli airbag interni, anche il cuscino per pedoni si apre in modo monouso tramite un processo pirotecnico. È la caratteristica comune dei sistemi "se hai ragione una volta, è la decisione giusta": come nell'airbag interno, il sistema è progettato con la logica di vincolante ausiliario della cintura e, una volta esploso, non c'è ritorno. Per questo è un lusso introvabile che l'unità di controllo si lasci andare al "forse" - la decisione deve essere certa nel momento in cui viene presa.
Confronto: cofano pop-up o airbag per pedoni?
Metto i due sistemi fianco a fianco e vediamo cosa fanno - perché non fanno lo stesso lavoro, sono anelli diversi della catena:
| Caratteristica | Cofano Pop-up | Airbag per Pedoni |
|---|---|---|
| Zona bersaglio | Lo spazio tra il cofano e il motore | Parabrezza e montante A |
| Meccanismo d'azione | Sollevare il cofano di circa 100 mm per creare uno spazio di deformazione | Coprire la superficie dura con il cuscino |
| Elemento di attivazione | Sensori del paraurti + unità di controllo, attuatore pirotecnico | Rilevamento della collisione, apertura pirotecnica |
| Esempio di efficacia | Riduzione dell'82,2% dei tassi di infortunio | Riduzione del 95,4% dei tassi di infortunio |
| Primo esempio di produzione | 2008, Honda | Volvo V40 |
Leggete le percentuali della tabella con cautela: quel dato proviene da un solo articolo e dal testo non è del tutto chiaro se la percentuale del 95,4% si riferisca al cuscino da solo o al sollevamento del cofano in combinazione con esso. Ciononostante, ci sono solide prove a sostegno del fatto che entrambi i sistemi riducano significativamente i tassi di infortunio: i veicoli con cofano a risalita hanno ottenuto in media punteggi di protezione dei pedoni migliori rispetto ai modelli equivalenti senza cofano a risalita. D'altra parte, c'è chi ritiene che le prestazioni dei sistemi combinati siano ancora insufficienti. In ambiti come la sicurezza, la parola "sufficiente" è sempre una condizione temporanea.
I primi anelli della catena: fusione dei sensori e AEB
Il cofano a risalita e l'airbag pedonale sono gli ultimi anelli della catena; ma la catena inizia molto prima. I sistemi di rilevamento dei pedoni utilizzano generalmente una combinazione di radar integrato nella griglia e di telecamera posizionata davanti allo specchietto retrovisore interno. In esempi come il sistema Pre-Safe+ di Mercedes con rilevamento dei pedoni, la coppia telecamera stereoscopica + radar rileva il pedone davanti al veicolo. Perché due sensori? Perché la telecamera "vede", il radar "misura" - uno indica la forma, l'altro distanza e velocità. Questa collaborazione si chiama fusione dei sensori ed è indispensabile per ridurre i falsi positivi, cioè l'errore di scambiare cartelli stradali o ombre per pedoni.
Concretizziamo la tempistica. In una simulazione di frenata automatica di emergenza (AEB) gli eventi si svolgono così: i sensori rilevano per la prima volta il pedone bambino al secondo 2,3 subito dopo si attiva l'avviso e al secondo 2,4 viene applicata la frenata automatica. Guardate cosa succede nell'arco di tempo di un decimo di secondo - ecco perché gli ingegneri vivono di millisecondi. I sistemi AEB predittivi valutano continuamente la traiettoria del pedone, la velocità del veicolo, la distanza e le condizioni stradali per stimare la probabilità di collisione; se la frenata è sufficiente, la collisione non avviene affatto, se non lo è, entrano in funzione il cofano a risalita e il cuscino.
Dove inizia il limite del rilevamento?
I sensori non sono bacchette magiche. Si presume siano efficaci entro l'intervallo funzionale; fuori dall'intervallo - a seconda dell'oscurità, della velocità, della distanza e dell'angolo visivo - l'efficacia diminuisce. Anche i produttori lo ammettono: la frenata di emergenza con rilevamento dei pedoni non funziona in tutte le condizioni e non sostituisce la guida sicura. Quindi i sistemi attivi di carrozzeria possono essere preparati al momento giusto solo se la catena di rilevamento davanti funziona correttamente. L'anello debole della catena si trova quasi all'inizio, non alla chiusura.
Il lato silenzioso della carrozzeria: paraurti assorbente e spazio sotto il cofano

Dei sistemi attivi se parla tanto, ma è l'architettura passiva della scocca a assorbire concretamente l'impatto. Nella parte anteriore, la zona che per prima viene a contatto con la gamba, le strutture assorbenti energia sono diventate standard. Il materiale più diffuso è l'EPP, ovvero schiuma di polipropilene espanso - pensala come una spugna leggera alloggiata all'interno del paraurti che, schiacciandosi, converte l'energia in calore. In alternativa, sono stati brevettati anche assorbenti in polimero stampato ad iniezione, costituiti da lobi equidistanti che assorbono energia deformandosi; esistono persino progetti a forma di X in cui le modalità di deformazione sono modificate per soddisfare contemporaneamente sia la sicurezza dei pedoni sia i requisiti di collisione a bassa velocità. La cosa interessante è questa: anche sostituendo il paraurti con un semplice coperchio assorbente energia e uno spazio vuoto, si riesce a ottenere una rigidità sufficiente a fermare la gamba.
Sul lato della gamba i test vengono eseguiti con un impactor flessibile della gamba chiamato Flex-PLI - cioè si fa oscillare nel laboratorio una protesi che si piega come una gamba umana e si misura quanto bene la struttura ha assorbito l'energia dell'impatto. Sul lato del cofano il problema classico era questo: nella grande maggioranza dei veicoli venduti negli USA, il cofano porta staffe di supporto che collassano sotto un colpo dall'alto; cioè, invece di aumentare lo spazio sotto il cofano, si indeboliscono le staffe deliberatamente. Il cofano attivo invece, invece di fissare questo spazio in modo permanente, lo genera al momento del bisogno - a mio avviso uno degli esempi più belli di intelligenza progettuale.
Cosa cambia sul fronte test e normative?
La protezione dei pedoni è ormai una voce seria nel tabellone dei punteggi: nella valutazione Euro NCAP la prestazione in materia di sicurezza dei pedoni può rappresentare fino al 20% del punteggio totale in stelle del veicolo. E il settore è in movimento. La NHTSA a settembre 2024 ha proposto procedure di test che riproducono nuovamente il contatto testa-cofano sulla base della regolamentazione tecnica globale GTR n. 9; a novembre 2024 invece ha deciso di adottare, con alcune differenze, i dispositivi e le procedure di test Euro NCAP per la protezione dei pedoni in caso di collisione. Anche dal lato Euro NCAP, le modifiche al protocollo, la revisione più ampia dal 2009 a oggi, entreranno in vigore nel 2026.
Aggiungiamo anche questo, perché bisogna essere equilibrati: le critiche al sistema di test non sono del tutto assenti. Si discute il fatto che il dispositivo in cui la testa dal movimento libero colpisce il cofano a un angolo fisso potrebbe non riflettere pienamente le condizioni del mondo reale. Si parla anche di casi di attivazione involontaria dei sistemi - in un sistema monouso, il sollevamento spontaneo del cofano ha serie conseguenze pratiche. Non sono problemi che bloccano la tecnologia, ma fanno parte del processo di maturazione.
Domande frequenti: se il cofano si solleva, la mia testa non si scontra comunque?
Sì, molto probabilmente. Lo scopo del sistema non è impedire che la testa tocchi il cofano; è evitare che, anche in caso di contatto, colpisca parti dure come il motore sotto il cofano. Con il cofano sollevato, la testa colpisce una superficie ammortizzata e una parte dell'energia dell'impatto viene assorbita dalla deformazione del cofano. La differenza può essere tra la vita e la morte - e questa è una frase abbastanza significativa per me.
Seconda domanda comune: di quanto si solleva il cofano? Circa 10 cm. Terza: il sistema funziona sempre? No - a seconda della posizione e dell'angolo dell'urto e della velocità del veicolo, potrebbe non attivarsi. Questa potrebbe essere la frase più importante da portarti via da questa pagina: i sistemi attivi della carrozzeria non sono un'assicurazione avvolta attorno al volante, ma l'ultima linea di difesa che riduce il prezzo della collisione.
Conclusione: la catena della sicurezza, da sola nessun anello basta
Quando ci rifletto da solo, la cosa che mi colpisce di più è questa: nessuno di questi sistemi fa l'eroe, ognuno aggiunge un piccolo contributo in sequenza. La fusione dei sensori rileva il pedone, l'AEB frena, per l'energia residua si solleva il cofano, se la traiettoria della testa scivola verso il parabrezza si apre l'airbag, al momento del contatto la schiuma del paraurti e lo spazio sotto il cofano assorbono l'energia. Non è una singola tecnologia a proteggere la persona, è questa catena stessa. E parlare di catena significa dire che se un anello si spezza, l'insieme si indebolisce. Quando comprerai la prossima auto, ti consiglio di dare un'occhiata non solo sotto il cofano, ma anche al cofano stesso - l'ingegneria lì, a volte, salva la vita quanto quella all'interno.
Fonti
- Sistema cofano a scomparsa | Tecnologia Honda
- Cofano motore a scomparsa per la protezione dei pedoni | Nissan
- Nissan rivela la nuova tecnologia di sicurezza "Pop-up Engine Hood"
- Tecnologia airbag pedonale - Una realtà produttiva (Volvo/ESV 2013)
- Active Hood - Manuale del proprietario Tesla Model 3
- Airbag - IIHS
- Airbag dei veicoli e prevenzione degli infortuni - NHTSA
- Sviluppo del cofano a scomparsa (Inomata et al., ESV)
- Protezione dei pedoni con cofano a scomparsa (Ames, 2015, TRID)
- FMVSS n. 228 Protezione della testa dei pedoni - Federal Register
- Avviso di decisione finale NCAP: protezione dei pedoni - NHTSA
- Euro NCAP annuncia le modifiche al protocollo 2026
- Tendenze attuali nella progettazione dei paraurti per l'impatto pedonale (Schuster, 2006)
- Progettazione di un assorbitore di energia concettuale per paraurti (Mo et al., 2018)
- US20120061978 - Brevetto assorbitore di energia con lobi
- Migliorare la sicurezza dei pedoni attraverso la progettazione del veicolo - Edmunds
- AEB con fusione dei sensori - MathWorks
- Esplorazione di promesse e limiti del rilevamento dei pedoni (Combs et al., 2019)
- Pre-Collision Assist con AEB - Ford
- Efficacia del cofano attivo e dell'airbag di protezione dei pedoni (KoreaScience, 2014)
- Qual è l'effetto sulla sicurezza di un frontale amichevole per i pedoni? - SWOV