1.气体发生器(充气机)和气囊
(1)供驾驶人用(在转向盘内) 驾驶人SRS气囊总成保存在转向盘内。SRS气囊总成不能拆开。它由充气机、气囊和转向盘垫等组成。
驾驶人SRS气囊的气体发生器(充气机)有两种:单级型气体发生器和两级型气体发生器。其工作原理如图3-11所示。
图3-11 单级型气体发生器和两级型气体发生器的工作原理
由于严重的正面碰撞,气囊传感器被触发。电流流入位于充气机中的引燃器对它点火。火焰即刻传播到推进剂药柱,由此产生大量氮气。气体流过过滤器,将灰烬去除,在充填气囊前冷却。随着气囊的膨胀,气囊会撕开转向盘垫的外层进一步的膨胀,并协助抑制驾驶人头部受到的撞击。
两级型气体发生器可控制气囊按两个级别展开。按座位的滑移位置、安全带是否被扣紧和碰撞的强度,它控制空气囊的最佳使用。
(2)前排乘客气囊(在仪表板内) 如图3-12所示,前排乘客气囊充气机由引燃器、抛射体、封闭盘、气体发生剂颗粒、高压气体等组成,气囊由来自充气机的高压气体膨胀。充气机和气囊被组合在一个盒子中,它位于乘客侧面的仪表板中。
如果气囊传感器被发生正面碰撞时所引起的减速所触发,电流将流入充气机中的引燃器并将其点燃,引燃器的点火又使抛射体点燃,它随后突破封闭圆盘并撞向动作活塞,引起起爆剂点火。起爆剂的火焰瞬间传播到点火升压器和气体发生剂颗粒。气体发生剂颗粒点火后产生热使气体膨胀,使之经气体泄放孔流入气囊,使气囊膨胀。气囊推开气囊门进一步膨胀,协助抑制前排乘客头部和胸部受到的撞击。
两级型充气机可控制气囊按两个级别展开,有两套引燃器和气体发生剂颗粒,按碰撞的强度采用最佳的展开速度展开。撞击强度通过气囊传感器系统检测,当撞击强度大时,引燃器A和B被同时点火;当撞击强度小时,B的点火时间被延迟,气囊以比单级型更柔和的速度展开。
(3)侧面气囊 侧面气囊的基本结构和前排乘客气囊一样。侧面气囊总成被集成在一个盒子里,位于座位背的外侧。侧面气囊装置有引燃器、气体发生剂药柱、高压气体和密封隔框,如图3-13所示。
图3-12 前排乘客气囊气体发生器
如果气囊传感器被由于侧面碰撞所引起的减速而触发,电流将流入位于充气机中的引燃器并使之点火。气体发生剂颗粒燃烧产生的燃烧气体将撕破密封隔框,并使高压气体膨胀。高压气体膨胀产生的压力撕破限制盘,让瓶中高压气体吹到气囊里面,使气囊立即膨胀。
(4)帘式气囊 帘式气囊总成的充气机安装在后或前支柱上。帘式气囊总成的压缩袋安装在顶板上。帘式气囊总成包括点火器、支架、钉、损坏衬垫、气囊等,如图3-14所示。
中央气囊传感器总成的点火信号使电流流入点火器并使之点火。点火引起发生器气体燃烧并破坏损坏衬垫。然后高压气体经导出孔吹进气囊,气囊随即展开。
图3-13 侧面气囊充气机
图3-14 帘式气囊充气机
2.中央气囊传感器总成(空气囊传感器总成)
中央气囊传感器总成装配在仪表盘下面中间地板下,它由诊断电路、点火控制电路、减速传感器、安全传感器等组成,其与前气囊和座椅安全带预紧器部分的电路原理示意图如图3-15所示。与侧面和帘式气囊部分的电路如图3-16所示。
(1)诊断电路 此线路不断地诊断该系统是否有故障。当检测到故障时,点亮或闪烁SRS警告灯,对驾驶人进行警告。
(2)点火控制电路 点火控制电路根据气囊传感器总成和前气囊传感器总成的减速传感器执行预定的计算。如果计算结果大于预定值,触发点火操作。
(3)减速传感器 车辆正面碰撞时引起的减速会引起传感器的动作,这种动作被转换成一个电信号。此信号是减速率的一种线性表示。
(4)安全传感器 安全传感器内置于中央气囊传感器总成中,如果碰撞产生的减速力大于预设值时被导通。
图3-15 中央气囊传感器总成电路示意图(前气囊和座椅安全带预紧器部分)
图3-16 中央气囊传感器总成电路示意图(侧面和帘式气囊部分)
(5)备用电源 备用电源由电源电容器和直流-直流变换器组成。万一在碰撞期间电源系统发生故障,电源电容器放电并向系统提供电力。当电池电压降低到某一程度时,直流-直流变换器是增压变压器。
(6)存储电路 当诊断电路检测到故障时,故障被编成故障码并保存在存储电路中。以后故障码可以被检索,用以确定故障的位置并进行迅速的故障检修。根据车型,存储电路有两种,一种在电源断开时存储内容被擦掉,另一种即使电源中断也能保持存储内容。
在某些车型上,中央气囊传感器总成把气囊展开信号传输到车身ECU并打开所有车锁,以便发生事故时让乘客离开车辆或遇救。
此时中央气囊传感器总成还要传输信号到发动机ECU,使燃油泵停止工作。
3.前气囊传感器
前气囊传感器被安装在左右前侧梁上。传感器不能被分解。
前气囊传感器从前面检测撞击并将减速信号发送到中央气囊传感器总成。减速传感器安装在前气囊传感器中。
有两种减速传感器:一种型号由半导体制成,如图3-17所示;另一种为运用偏心转子的机械类型。
4.侧面气囊传感器(侧面和帘式气囊传感器)
侧面气囊传感器(侧面和帘式气囊传感器)安装在右和左中柱上,帘式气囊传感器被安装在左、右后柱上。
侧面气囊传感器(侧面和帘式气囊传感器)和帘式气囊传感器由减速传感器、安全传感器、点火控制电路和诊断电路组成。
图3-17 前气囊传感器
提示:有两种侧面气囊传感器(侧面和帘式气囊传感器)和帘式气囊传感器:一种带有内装安全传感器,一种没有,如图3-18所示。
图3-18 侧面和帘式气囊传感器
侧面气囊传感器(侧面和帘式气囊传感器)从侧面检测撞击并将减速信号发送到中央气囊传感器总成。中央气囊传感器总成根据来自侧面空气囊传感器的减速信号,触发侧面气囊和帘式气囊。
帘式气囊传感器检测来自侧面的撞击,并将减速信号发送到中央气囊传感器总成。中央气囊传感器总成根据来自帘式气囊传感器的减速信号触发帘式气囊。
5.侧门传感器
侧门传感器只被装入带有侧面气囊的二门或三门掀背式车上,安装在前门内部。
侧门传感器的结构与工作原理如图3-19所示。侧门传感器检测来自侧面的碰撞并发送减速信号到中央气囊传感器总成。根据信号,中央气囊传感器装置触发侧面气囊和帘式气囊。
图3-19 侧门传感器的结构与工作原理
6.座位位置气囊传感器
由于驾驶人气囊采用两级充气机,故使用座位位置气囊传感器。座位位置气囊传感器被安装在驾驶人座椅下的座椅固定支架上,如图3-20所示。它按照座位的滑移位置检测驾驶人的身体位置并将信号发送到中央气囊传感器总成。当座位位置向前并且减速慢时,中央空气囊传感器装置逐渐地展开气囊。
图3-20 座位位置气囊传感器
座位位置气囊传感器通过安装在座椅支架背后的挡板检测两个位置:磁力线被切割(座位向后)和没有切割(座位向前)。
7.乘客检测传感器
装在前排乘客座椅座垫中的乘客检测传感器用于检测前排乘客座椅是否坐有人。
图3-21中所示的是传感器结构,它用两片电极夹住一块隔片。当乘客坐在座椅中时,电极片通过垫片的孔彼此接触,这样允许电流流动,结果中央气囊传感器总成检测到有乘客。使用这信号,某些车型在前排乘客座椅无人时不操作此气囊。这信号也控制前排乘客座椅的安全带警告信号灯(当没有人时,警告信号灯不点亮)。
图3-21 乘客检测传感器
有的车型有气囊手动启闭开关,如北美洲规格车辆,气囊手动启闭开关可以根据用户的意愿禁止或允许使用气囊。
8.SRS警告灯
SRS警告灯位于组合仪表上,如图3-22所示。
当中央气囊传感器总成检测到气囊系统的任何故障时,它打开SRS警告灯并通知驾驶人。在正常工作状态,当点火开关置于ON位置时,此灯点亮6s后熄灭。
在一些旧车型上,点火开关置于ACC位置时,SRS警告灯点亮。
9.螺旋电缆
从车身到转向盘使用一螺旋电缆作为电气插头。螺旋电缆(图3-23)由旋转器、外壳、电缆、取消凸轮等组成。外壳安装在组合开关总成中。旋转器和转向盘一起转动。
电缆长4.8m并盘放在外壳内部,因此比较松弛。电缆的一端被固定到外壳上,而另一端被固定到旋转器上。当转向盘向右或左转动时,因为电缆有松弛的余量,螺旋电缆可转动2.5圈左右(按照车型,有所不同)。
图3-22 SRS警告灯
10.连接器
SRS气囊中的所有连接器均漆成黄色,以便与其他连接器有所区别。
以下有特殊功能并特别设计用于SRS气囊的连接器分别在不同的位置使用,确保高度可靠。连接器使用耐用的镀金端子。
(1)端子双锁机构 如图3-24所示,连接器由外壳和扣板两部分组成。这种设计通过两部分锁止装置(挡板和矛件)固定端子防止端子断开。(www.xing528.com)
图3-23 螺旋电缆
图3-24 端子双锁机构
(2)气囊触发阻止机构 如图3-25所示,气囊触发阻止机构也就是气囊防误触发机构,各连接器包含一个短路弹簧片,用于各气囊气体发生器点火器、螺旋电缆的连接器等。当连接器脱开时,短路弹簧片自动地连接引燃器的正(+)端子和负(-)端子。
(3)电气连接检验机构 此机构检验连接器的连接是否正确和畅通。电气连接检验机构的工作原理是:当连接器壳被锁定时,断开检测销与诊断端子相连接,如图3-26所示。
(4)连接器双锁机构 用此机构,连接器(凸凹模连接器)被两个锁定装置锁定,增加连接的可靠性。如果主锁锁定不完全,凸缘会有妨碍,并阻止副锁无法使用,如图3-27所示。
(5)防止半连接机构 如图3-28所示,如果连接器不完全连接,由于该弹簧运行到不存在连续性的程度,连接器被断开。
(6)连接器锁定机构 如图3-29所示,锁定此连接器锁定机构可靠地使连接器连接。
11.带有预紧器与力量限制器的座椅安全带
带有预紧器与力量限制器的座椅安全带由紧急锁止回缩器(ELR)锁定机构、预紧器机构、安全带收缩机构、力量限制器机构和充气机组成。在预紧器机构中,来自充气机的气体压力通过离合器机构传输到收缩装置轴收缩座椅安全带。其功能说明如图3-30所示。
图3-25 气囊触发阻止机构
图3-26 电气连接检验机构
图3-27 连接器双锁机构
带有拉力限制器的安全带预紧器:在遇到强烈冲击时,例如前面碰撞时,则预紧器会通过即时收缩安全带提高了座椅安全带的效果。在预紧器工作后,如果惯性使乘客移动,其在安全带上产生的力超过了规定值,则拉力限制器就起作用。随着乘客的移动,它就释放安全带,以缓冲在乘客胸部产生的冲击力。
ELR:当突然制动或发生碰撞时,此装置可以锁定安全带,防止座椅安全带拉出。正常情况下,此装置允许座椅安全带随乘客的移动而拉出或回缩。
图3-28 防止半连接机构
图3-29 连接器锁定机构
力量限制器:当安全带到达规定值时,力量限制器伸展安全带,保持力量在规定值,以便减少施加到胸部的力量。
图3-30 带有预紧器与力量限制器的座椅安全带作用说明
(1)预紧器 在发生撞车时,安全带预紧器会逆着安全带的拉伸方向来收卷安全带。这样就可以缩小安全带的松弛程度(安全带和身体之间的空隙)。由此,乘客可以通过安全带自动卷带装置来提前阻止身体向前移动。安全带预紧器能在约13ms内最多将安全带卷起约130mm。
如果安全带上作用着的反作用力大于安全带预紧器的力,那么安全带预紧过程就结束了。
按结构和作用原理的不同,安全带预紧器有下面几种:
1)球式安全带预紧器。如图3-31所示,这种安全带预紧器是由球来驱动的,这些球是放在存放管内的。车辆发生碰撞时,安全气囊控制单元会点燃燃料。
如果点燃了燃料,那么膨胀的气体就会使得这些球发生移动,球通过齿轮就进入了球容器中。
由于安全带卷轴与这个齿轮是刚性连接在一起的,因此这些球的运动就会带动卷轴也运动,于是安全带就收紧了。
2)转子式(汪克尔式)安全带预紧器。这种安全带预紧器按旋转活塞原理来工作。这种安全带预紧器多数是用在后座椅上的。其工作过程如图3-32所示。
图3-31 球式安全带预紧器
图3-32 转子式(汪克尔式)安全带预紧器
点火器1被电控触发。膨胀的气体使得旋转活塞转动。由于旋转活塞与安全带轴是连在一起的,于是安全带就收紧了。
转角达到一定值时,旋转活塞就会打开通向点火器2的溢流道。腔1内的工作压力会使点火器2点火,于是旋转活塞就继续转动。腔1中的气体经排气道排出。
到达溢流道2时,工作压力会使得点火器3点火,于是旋转活塞就继续转动。腔2中的气体经排气道排出。
3)齿条式安全带预紧器。齿条式安全带预张紧器与安全带自动卷带装置合成一体。齿条式安全带预紧器可用于驾驶人座椅和前排乘客座椅。
其结构原理如图3-33所示。
安全气囊控制单元的信号将气体发生器的燃料点燃,所产生的压力会推动与齿条相连的活塞向上移动。齿条通过小齿轮来让齿轮1和2转动。齿轮2与转轴单向离合器的外环是刚性连接的,如果这个外环扭转了,那么就会将滚子向内压,直至滚子卡在外环和扭力轴之间,于是就可传递力了。这个转动就被传递到扭力轴上了,安全带开始收紧了。
图3-33 齿条式安全带预紧器
4)拉索式安全带预紧器。拉索式安全带预紧器与安全带自动卷带装置合成一体。拉索式安全带预紧器可用于驾驶人座椅和前排乘客座椅。气体发生器在被引燃时会产生混合气体,这个混合气体会推动活塞(活塞上固定有拉索)在管内向上运动。由于拉索绷紧了,因此拉索也就在接合盘(这个盘与收卷轴连接在一起)上收紧了,带动该盘就向收卷方向转动了。
预紧器机构由收缩装置轴、预紧器轴、卷筒、钢索、驱动板、活塞、气缸、充气机等组成,如图3-34所示。
预紧器轴直接安装在收缩装置轴上(用于卷座椅安全带),并且装入卷筒内部。因为正常情况下,在预紧器的轴与卷筒之间有间隙,它们之间并彼此不接触。
卷筒上装有弹簧。当旋绕卷筒的钢索抽出时,卷筒通过产生的力向内收缩。
卷筒的一端安装有驱动板,它与卷筒一起转动。
钢索被旋绕在圆筒上。一头固定在驱动板上,另一头通过活塞固定在气缸上。
拉索式安全带预紧器的工作过程如图3-35所示。
当发生的撞击超过规定值时,按照来自中央气囊传感器的信号充气机被点火,并产生高压气体。此高压气体强烈地推动气缸中的柱塞。结果,钢索被收缩。然后卷筒向间隙的中心方向收缩,并压在预紧器轴上与它变成一体。固定驱动板的共用销被剪切掉,导致卷筒、驱动板和预紧器轴成为一体,向盘绕方向旋转,并收缩座椅安全带约束乘客。
提示:活塞移动距离两倍的行程便是钢索被拉的长度。
5)带式安全带预紧器。带式安全带预紧器用在Audi TT Coupe 07车的驾驶人座椅和前排乘客座椅。
如果Audi TT Coupe 07车的后座椅上配备有儿童座椅的Isofix固定装置,那么这样的座椅也可以使用带式安全带预紧器。
带式安全带预紧器安装在安全带自动卷带装置侧面。工作过程如图3-36所示。
图3-34 拉索式安全带预紧器的结构
金属带缠绕在自动卷带装置的安全带轴上,金属带的两个自由端都连接在安全带轴上。金属带的封闭端做成环状,套在带式安全带预紧器的点火器上。
带式安全带预紧器的点火器位于金属带环内。如果安全气囊控制单元激活了这个点火器,那么所产生的压力会使得金属带环变大。金属带的运动同时会拉动安全带轴,该轴随之就转动,因此安全带就拉紧了。壳体和壳盖(金属带就在这两者之间运动)表面有硅涂层。如果金属带运动了,它就会将这个硅涂层的一部分推至其前部,就起到密封作用了。密封可以降低压力损失。
(2)力量限制器机构 收缩装置、力量限制器和钢索轴被结合在一起,成为一体进行旋转。
如果在一次碰撞中,由于乘客的运动对座椅安全带施加了比规定值大的负载,力量限制器板通过钢索轴的旋转力并绕轴卷动改变形况(吸收能量),如图3-37所示。结果,座椅安全带被释放。力量限制器板可以被变形直到钢索轴转动大约1.3圈。
有各种类型的力量限制器,比如使用扭杆代替力量限制器板的类型等。
(3)气体发生器 安全带预紧器的气体发生器结构如图3-38所示。气体发生器包括放在金属容器中的引燃器和气体发生器颗粒。当气囊传感器导通,电流便施加到引燃器并随后立即点燃它。
图3-35 拉索式安全带预紧器的工作情况
图3-36 带式安全带预紧器
点火将在极其短的时间内传输到气体发生器颗粒放出高压气体。
警告:即使弱电流,引燃器也会被点燃。这很危险,因此绝对不得用电压表/电阻表等来测量引燃器的电阻。
图3-37 力量限制器机构
图3-38 安全带预紧器的气体发生器
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