汽车安全气囊其织物

[摘 要]本文简要介绍了安全气囊的工作原理,回顾了安全气囊的发展历程,介绍了国内外安全气囊及织物的发展现状.

[关 键 词]安全气囊织物发展

中图分类号：TS156,U465文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）01-0238-01

1.引言

安全气囊是一种能够有效保护司乘人员安全的被动防护装置,是汽车被动安全措施中一项技术含量很高的产品.安全气囊在车辆发生碰撞时能够起到缓冲作用,从而降低撞击对车内乘员造成的伤害.许多测试表明,安全气囊在汽车被动安全性方面的作用是很明显的,它能够在汽车碰撞时大大减轻乘员受到的伤害,其单独使用可以减少18%的死亡率,而与安全带配合使用时可以减少47%的死亡率.因此安全气囊作为被动安全性的重大研究成果,由于其具有使用方便、效果显著、造价不高的特点,得到迅速发展和普及.

2.安全气囊组成及工作原理

安全气囊一般由传感器（sensor）、电控单元（ECU）、气体发生器（inflator）、气囊（bag）、续流器（clockspring）等组成,通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块（airbagmodule）.汽车安全气囊系统的组成如图1所示.

图1安全气囊系统组成

传感器是安全气囊系统中的重要部件,传感器感受汽车碰撞程度,并将受到的信号传送到控制器,控制器接收传感器的信号并进行处理,当它判断有必要打开气囊时,立即发出点火信号以触发气体发生器,气体发生器接收到点火信号后,迅速点火并产生大量气体给气囊充气.控制装置一般集成在微机中.当汽车发生碰撞事故时,电控装置接收多个传感器传来的车身不同位置的减速信号,经过反复不断的分析,比较,计算,决定是否发出点火信号.安全气囊的正确开启要求控制装置能够在复杂的碰撞情况下做出非常准确的判断,点火时刻也必须精确控制.

安全气囊系统要求气体发生器能够在较短的时间内（30ms左右）产生大量的气体充满气囊,产生的气体必须对人体无害,且不能温度太高,同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性.气体发生器主要有：压缩气体式、烟火式和混合式三种型式,混合式气体发生器是压缩气体式和烟火式相结合的发生器,也是目前广泛应用的一种气体发生器.安全气囊是用特种织物制成,内有叠氮化钠（NaN3）或（NH4NO3）等物质.当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时,这些物质会迅速发生分解反应,产生大量气体、充满气囊.

安全气囊的工作原理主要是,在车辆行驶过程中,传感器系统不断向控制装置发送速度变化（或加速度）信息,由控制装置（控制器）对这些信息加以分析判断,如果所测的加速度,速度变化量或其它指标超过预定值（即真正发生了碰撞）,则控制装置向气体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火,点火后发生爆炸反应,产生N2或将储气罐中压缩氢气释放出来充满碰撞气囊.乘员与气囊接触时,通过气囊上排气孔的阻尼吸收碰撞能量,达到保护乘员的目的.

3.安全气囊发展历程

早期的空气囊主要用于与其它安全装置一起防止飞机着陆时与地面的碰撞.1960年,安全气囊技术开始在原有的基础上研制并转为民用.60年代末,美国高速公路交通安全委员会（NHTSA）开始建议制定一个可选择的安全气囊法则,鼓励汽车厂商发展安全气囊.70年代,美国通用和福特、德国奔驰、日本丰田等汽车公司以及美国MORTON公司、TRW公司、德国TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均开始投入大量资金和人力研究与发展安全气囊.

20世纪90年代后期,美国、欧共体、日本已正式立法在汽车上配置安全气囊,双气囊已成为绝大多数主流轿车的标准件.以奔驰公司1981年搭载于量产车为开端,以欧美为中心安全气囊的需求量逐渐增加.特别是在美国,以根据法律（FMVSS208）义务安装安全气囊为契机一下子进行了普及.在日本,最早是1987年本田搭载于"来金道"车,当时安全气囊是20万日元以上的高价装置,因为没有法律规定,只在一部分高级车采用.1993年日产汽车发表了安全气囊标准装备化计划,以司机座位用安全气囊的标准装备化为开端,汽车制造厂家各公司进行司机座位用安全气囊的标准装备化,安全气囊的安装率迅速增加.现在,司机座位、助手座位的安全气囊安装率已达到大体上100%.

4.安全气囊发展及其织物现状

汽车用安全气囊的研究是近几年的一个热门课题.其中,美国研究最早,技术最成熟,应用也最早；欧洲对安全气囊的研究仅次于美国,位居第二；90年代中期,日本和韩国的安全气囊研究迅速崛起,成为后起的两大强国.目前市场上的安全气囊织物既有涂层织物,又有非涂层织物；既有氯丁橡胶涂层织物,又有硅胶涂层织物.硅胶涂层织物具有较低的摩擦系数及良好的耐热阻力,使得硅胶涂膜具有润滑性,织物柔软.硅胶的这些性能使其涂层织物既轻薄又柔软,为安全气囊的设计与使用提供了方便.有机硅涂料的唯一缺点是成本较高.但当有机硅涂料熔融时,可与尼龙相融生成另外一种树脂,便于回收利用,这样就可以适当降低有机硅的高成本.因此,在涂层织物中,有机硅涂层的高强纤维织物是今后安全气囊织物的一个发展方向.

90年代中期,能否用非涂层织物代替涂层织物,从而降低安全气囊的生产成本,成为人们研究的重点.涂层气囊在执行对人体的缓冲工作时,放气阀孔排放的废气会对车厢环境造成污染.而非涂层气囊通过织物的微透气性来达到缓冲效果,织物本身对排放的废气进行过滤,可使车厢污染程度减低,但非涂层织物的缺点是易变形、脱丝,这给裁剪和缝纫都带来困难,必须采用激光切割技术及特殊的缝合技术,才能完成安全气囊的后期加工.非涂层织物在欧洲市场上的销售相当好,美国主要用非涂层织物生产乘客用的安全气囊,日本也对非涂层织物积极研究,非涂层的安全气囊发展势头被看好.

一次全成型安全气囊.90年代中期,非涂层织物的开发为降低安全气囊的生产成本开辟了一条有效的途径,但非涂层织物在后期加工制作上却遇到了困难.解决这一问题的方法有2种：其一是采用先进设备,目前这种生产技术比较成熟,被普遍采用；其二是开发一次全成型安全气囊,如果能在安全气囊的生产过程中完成袋状加工,不但可以圆满解决非涂层织物的后期加工困难,而且可以缩短加工流程,节省设备投资,更有效地降低成本.从长远的角度来说,非涂层、全成型的安全气囊会更有发展前途.

5.结束语

保持安全气囊市场稳定增长的关键在于开发新产品和新应用.例如,富豪汽车集团首次采用了车侧安全气囊防护系统；英国运输研究所开发了摩托车安全气囊；日本也积极开发新产品,首次将非织造布应用到安全气囊上,生产出一种叠层结构的安全气囊.随着新产品的研究和开发,拓宽了安全气囊的应用范围,扩大了市场,再加上产品质量的不断提高和成品的不断提高,都会使安全气囊市场得到稳定的增长.