W jaki sposób centralna poduszka powietrzna między fotelami przednimi chroni kierowcę i przed kim?

Udostępnij tę stronę
Centralna poduszka powietrzna umieszczona między przednimi fotelami to poduszka, której podstawowym zadaniem jest zapobieganie zderzeniu kierowcy z przednim pasażerem w momencie wypadku; otwiera się z wewnętrznej strony oparcia fotela kierowcy lub z konsoli środkowej. Szczególnie przy bocznych uderzeniach od strony przeciwnej oraz w dachowaniu chroni, zatrzymując pasażera przed wyrzuceniem w kabinie.
Najważniejsze informacje
- Po raz pierwszy w produkcji seryjnej w 2013 roku: General Motors był pierwszym producentem, który wprowadził tę poduszkę.
- Czas napełniania bocznych poduszek powietrznych zwykle kończy się w ciągu pierwszych 10-20 milisekund zderzenia.
- Euro NCAP od 2020 roku uwzględnia ochronę pasażera po stronie dalekiej w ocenie za zderzenie boczne.
- Stosowanie razem kurtyn i bocznych poduszek powietrznych zmniejsza ryzyko śmierci przy bocznych uderzeniach od strony bliższej o około 31%.
Przyznaję się: Kiedy po raz pierwszy zobaczyłem poduszkę powietrzną wystrzeliwującą ze środka oparcia fotela, przez kilka sekund pomyślałem "co to za wynalazek?". Potem zrozumiałem logikę i dzisiaj uważam to za jeden z najsprytniej pomyślanych elementów nowoczesnego bezpieczeństwa samochodowego. Ponieważ większość poduszek chroni cię przed czymś nadchodzącym z zewnątrz; centralna poduszka wchodzi natomiast między ciebie a osobę siedzącą obok. Przykład z życia: pomyśl o tej wyimaginowanej ramię w autobusie hamującym przed zderzeniem, która nie pozwala ci przykleić się do osoby obok - inżynierowie motoryzacji robią jej rzeczywistą wersję.
Przed kim dokładnie chroni centralna poduszka?
Odpowiedź na to pytanie na pierwszy rzut oka zaskakuje: tym, co naprawdę chroni, jest scenariusz, w którym dwaj pasażerowie przednich foteli zderzają się ze sobą. Przy zderzeniu bocznym nadwozie samochodu gwałtownie przyspiesza w bok; pasy trzymają twój tułów, ale głowy pozostają swobodne. Osoba siedząca obok ciebie jest odrzucana jak kula armatnia w stronę przeciwnej strony drogi wraz ze swoją głową. I właśnie w tej chwili centralna poduszka wchodzi między nich, sprawiając, że ten kontakt nigdy nie następuje. Badania pokazują też, że ten kontakt to ryzyko, którego nie można bagatelizować: analizy wypadków udokumentowały, że kontakt między pasażerami siedzącymi obok siebie w tym samym rzędzie wyraźnie zwiększa ryzyko obrażeń.
Ale sprawa nie kończy się na kontakcie pasażer-pasażer. System Front Center Airbag firmy Autoliv i podobne konstrukcje obejmują także drugi scenariusz: zderzenia od strony dalekiej, czyli far-side. Wyobraź sobie, że samochód zostaje uderzony z przeciwnej strony niż ta, po której siedzisz. Po twojej stronie nic nie leci w stronę drzwi, ale ty zostajesz wyrzucony na kolumnę kierownicy po stronie pasażera lub na wewnętrzny panel boczny. Nawet gdy fotel pasażera jest pusty, centralna poduszka włącza się wtedy i amortyzuje cię od tej twardej wewnętrznej powierzchni. Czyli ta poduszka myśli o obojgu: gdy są obecni obaj, zapobiega ich zderzeniu ze sobą, a gdy jest tylko jedna osoba - zapobiega jej odrzuceniu na drugą stronę.
Skąd wysuwa się poduszka i przy jakich zderzeniach się otwiera?
Miejsce montażu występuje w dwóch wariantach, zależnie od producenta. Pierwsza opcja to oparcie fotela kierowcy od wewnętrznej strony: poduszka wychodzi stamtąd i wypełnia przestrzeń między dwoma przednimi pasażerami. Druga opcja to obszar konsoli środkowej: pierwszy producent, General Motors, napełniał swój system z 2013 roku z punktu znajdującego się blisko konsoli. W projekcie Autoliv poduszka ma konstrukcję w kształcie rury lub tuby; ten kształt to sposób na efektywne wypełnienie tego wąskiego miejsca między fotelami.
Warunki zadziałania: kiedy czujniki podejmują decyzję?
Jak każda poduszka, tak i środkowa poduszka nie decyduje sama; sercem tego mechanizmu jest algorytm zderzenia ECU poduszek powietrznych. Ten algorytm nieustannie ocenia rodzaj, kąt i siłę zderzenia, a gdy wykryje uderzenie wystarczająco silne, uruchamia odpowiednie obwody zapłonowe. Instrukcja obsługi Hyundai opisuje to jasno: boczne poduszki z tej grupy, łącznie z tą poduszką między przednimi fotelami, zostały zaprojektowane tak, aby napełniały się w zależności od siły uderzenia wykrytego przez czujniki zderzenia bocznego. Czyli nie otwiera się przy lekkim uderzeniu w drzwi, tylko wtedy, gdy mamy do czynienia z poważnym uderzeniem bocznym.
Drugi scenariusz to dachowanie. Boczne i kurtyny powietrzne mogą się napełnić, gdy zadziała czujnik dachowania. Gdy pojazd przechyla się na bok i zaczyna się przewracać, czujniki mierzące ruch boczny i przechył pojazdu mogą to wykryć z wyprzedzeniem; kurtyny powietrzne napełniają się w pierwszych 10-20 milisekundach dachowania i mogą pozostać napełnione znacznie dłużej niż zwykle, 10 sekund i więcej. Powód tego wydłużenia czasu jest prosty: pojazd toczy się przez kilka sekund, a poduszka musi w tym czasie pozostać napełniona. Z kolei standardowe przednie poduszki zazwyczaj nie otwierają się przy dachowaniu; ponieważ w tym scenariuszu nie zapewniają dodatkowej ochrony.
Dlaczego próg napełniania musi być tak szybki?
Przy zderzeniu bocznym inżynierowie mają do dyspozycji niezwykle mało czasu. Przy zderzeniu czołowym strefa zgniotu przodu pojazdu zapewnia dodatkową drogę hamowania; przy zderzeniu bocznym między drzwiami a tobą jest tylko kilkadziesiąt centymetrów. Dlatego w bocznych poduszkach napełnianie musi się zwykle zakończyć w ciągu pierwszych 10-20 milisekund. Progi zadziałania również zmieniają się w zależności od scenariusza: przy uderzeniu w wąski obiekt, taki jak drzewo lub słupek, próg może spaść do 8 mph (około 13 km/h), natomiast przy typowych bocznych zderzeniach pojazdów wynosi około 18 mph (około 29 km/h). To właśnie dlatego instrukcje zawierają ostrzeżenie, że "środkowa poduszka nie zawsze może się otworzyć": system nie uruchamia się przy każdym uderzeniu, tylko przy tych, które algorytm uznaje za poważne. Warto pamiętać, że cały ten proces to jednorazowy proces pirotechniczny; raz napełniona poduszka opróżnia się, a moduł trzeba wymienić.
Czym różni się od kurtyny powietrznej? Czy nie wykonują tej samej pracy?

Zdecydowanie nie i ta różnica może być najważniejszym zdaniem tego tekstu: kurtyna powietrzna chroni przed zagrożeniem z zewnątrz, a środkowa poduszka działa przeciwko zderzeniu wewnątrz. Kurtyny powietrzne rozciągają się wzdłuż linii okien pojazdu i chronią głowę oraz klatkę piersiową przed uderzającym pojazdem oraz obiektami takimi jak drzewa czy słupki. Środkowa poduszka natomiast nie blokuje żadnego zagrożenia zewnętrznego; zapobiega jedynie kontaktowi dwóch pasażerów lub jednego pasażera z twardymi wewnętrznymi powierzchniami po drugiej stronie. Inne zagrożenie, inna lokalizacja, inna logika czujników.
| Cecha | Kurtyna powietrzna | Poduszka centralna (far-side) |
|---|---|---|
| Lokalizacja | Wzdłuż linii szyb, przy krawędzi dachu | Wewnętrzne oparcie fotela kierowcy lub konsola centralna |
| Chronione zagrożenie | Odłamki wnikające z zewnątrz (pojazd, słup, drzewo) | Kontakt pasażer-pasażer, gwałtowne przechylenie na bok |
| Aktywacja | Czujniki uderzeń bocznych, czujnik dachowania | Czujniki uderzeń bocznych, w niektórych przypadkach dachowanie |
| Czas napełniania | Zwykle w ciągu pierwszych 10-20 ms | Zależny od progów czujników uderzeń bocznych, szybki |
| Zachowanie przy dachowaniu | Może się napełnić i pozostać napełniona przez długi czas (10 sekund i więcej) | Może się aktywować w zależności od scenariusza |
Ogólny wpływ bocznego pakietu bezpieczeństwa również znalazł odzwierciedlenie w liczbach: stosowanie kurtyn i bocznych poduszek powietrznych jednocześnie zmniejsza ryzyko śmierci przy uderzeniach bocznych od strony bliskiej (nearside) o około 31%, a kombinacja poduszek chroniących głowę i tułów o około 25%. Jeszcze jedna uwaga: wszystkie pojazdy, które uzyskały najlepsze wyniki w testach uderzeń bocznych, mają boczne poduszki chroniące głowę, ale sama poduszka nie wystarczy; niezbędna jest także wytrzymała konstrukcja boczna, która uniemożliwia wniknięcie do kabiny. Ta zasada dotyczy również poduszki centralnej - poduszka nie zastępuje integralności konstrukcji.
Jak test far-side Euro NCAP zmienił ocenę?
Jeśli technologia bezpieczeństwa ma się upowszechnić, zwykle najpierw protokoły testowe otwierają jej drzwi - i dokładnie tak się stało. Euro NCAP w 2020 roku ogłosiło ocenę pasażera po stronie dalekiej (far-side) i dodało tę ocenę do części dotyczącej uderzeń bocznych w punktacji ochrony dorosłych. Balans punktacji jest ciekawy: podczas gdy łączna punktacja testów bocznej bariery i słupa jest ograniczona do 12 punktów, udział ochrony pasażera far-side wynosi maksymalnie 4 punkty. Czyli pojazd otrzymuje tyle, na ile jest dobry w ochronie far-side; skuteczna poduszka centralna to najsilniejsza karta w grze o ten 4-punktowy przedział. Po stronie australijskiej ANCAP podąża tą samą drogą i od 2020 roku nagradza obecność i skuteczność poduszki centralnej w ocenianych pojazdach; bez dobrej osiągnięcie 5 gwiazdek stało się trudne.
Czy ta poduszka naprawdę działa? Badanie biomechaniczne dotyczące uderzeń far-side wykazało, że poduszka w tym projekcie znacznie zmniejsza kąt odchylenia głowy i ryzyko złamania żeber. Toyota Yaris, jako jeden z pierwszych pojazdów wyposażonych w poduszkę centralną, jest symbolem tej transformacji. Krótko mówiąc, organizacje testowe i producenci pchają w tym samym kierunku: głowa osoby siedzącej obok na fotelu przednim nie jest już dla ciebie zagrożeniem.
Trudna strona projektu: ciasne miejsce, przebieg ramienia i timing
Poduszkę centralną utrudnia nie mechanizm, lecz przestrzeń. Miejsce dostępne między dwoma przednimi fotelami to wąska przestrzeń pozostała po narysowaniu szerokości foteli i konsoli centralnej. Poduszka musi się złożyć tak, by zmieścić się w tej przestrzeni, otworzyć we właściwym momencie we właściwym kierunku i nie blokować drogi ramienia kierowcy kierującego kierownicą. Dlatego w rozwiązaniu firmy Autoliv kluczowa jest rurkowa konstrukcja poduszki: poduszka rozpręża się jak rura, wypełniając wąską szczelinę na całej długości - i to nie na próżno.
Drugim wyzwaniem jest życie wewnątrz fotela. Gdy poduszka znajduje się wewnątrz oparcia, sam fotel nadal musi być fotelem z boczną regulacją, podgrzewaniem i podparciem odcinka lędźwiowego. Podobny problem integracji widzieliśmy już przy poduszkach panoramicznego dachu szklanego: prawidłowe rozwinięcie poduszki w zależności od dachu lub stanu otwarcia/zamknięcia pokrywy powodowało opóźnienia. Te same rodzaje problemów dotyczą systemów wewnątrz fotela; dlatego branża rozwija systemy poduszek typu kokon, montowane w fotelu, zdolne dostosować się do elastycznych konfiguracji siedzeń. Dodam, że Toyota pracuje nad podobną koncepcją, uruchamianą z konsoli środkowej dla pasażerów tylnego rzędu; pomysł rozszerza się w kierunku tyłu.
Krótkie pytania najczęściej zadawane
- Skąd wychodzi poduszka środkowa? Z wewnętrznej strony oparcia fotela kierowcy lub z konsoli środkowej.
- Czy rozwinie się, jeśli fotel pasażera jest pusty? Tak; nawet gdy w aucie jest tylko kierowca, może się rozwinąć, aby amortyzować kierowcę przy zderzeniu z przeciwnej strony.
- Przy jakich zderzeniach się rozwija? Przy zderzeniach od strony przeciwnej (far-side), w niektórych przypadkach przy dachowaniu; o tym decyduje siła zmierzona przez czujniki zderzeń bocznych.
- Czy panuje zamieszanie nazewnicze? Tak: terminy front-center airbag, far-side airbag i centre airbag są w literaturze używane zamiennie, wszystkie opisują poduszki z tej samej rodziny.
Podsumowanie: mała poduszka, wielki pomysł
Poduszka środkowa to element bezpieczeństwa, którego nadal nie ma w każdym pojeździe i którego nazwy większość kierowców nawet nie zna. Ale gdy przyjrzysz się jej działaniu, widzisz w jednym pakiecie zarówno trudne decyzje inżynieryjne producentów, jak i presję punktową organizacji testowych. Zapewnia, że osoba siedząca najbliżej ciebie nie stanie się zagrożeniem w najbardziej bezbronnym momencie najgroźniejszego zderzenia. Następnym razem, gdy będziesz oglądać samochód, radzę rzucić okiem na wewnętrzną krawędź oparcia fotela; może właśnie w tej wąskiej przestrzeni czeka na ciebie cichy obrońca.
Źródła
- Airbags - IIHS
- Front Center Airbag - Autoliv
- Euro NCAP Far Side Occupant Test & Assessment Protocol
- Euro NCAP Assessment Protocol - AOP - v9.1.3
- Airbag Operation Conditions - Hyundai
- Air bag non-inflation conditions - Kia EV6
- Occupant Protection in Far-Side Impacts - IRCOBI
- Occupant-to-occupant interaction and impact injury risk - Newland 2008
- Airbag - Wikipedia
- Airbag Deployment Systems - Clemson University