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SEGURANÇA VEICULAR *SEGURANÇA ATIVA *SEGURANÇA PASSIVA PROFESSOR WELTON BALDASSIN Antes de tudo, a Segurança Veicular deve-se entender que é um agregado de conceitos básicos aliados à: dirigibilidade, confiabilidade, conforto e prazer ao dirigir. SEGURANÇA VEICULAR As montadoras buscam incessantemente atender objetivos como: ANFAVEA (Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores), a própria legislação, Comitês Gestores Organizacionais, Indicadores da Qualidade, Código de Defesa do Consumidor, Política de Qualidade, satisfação do cliente, entre outros, sempre se adaptando às exigências severas do mercado automobilístico cada vez mais competitivo. SEGURANÇA VEICULAR Nos E.U.A., implementavam associações de consumidores que deflagraram campanhas até atingir os demais países do mundo, onde altas somas eram investidas em projetos exigidos por vários órgãos às montadoras; os quais dispunham de profissionais qualificados, e vieram os E.S.V. (Experimental Safety Vehicles) - Veículos Experimentais de Segurança - protótipos do que seriam os carros fabricados em série para se concluir os melhores resultados dos pontos críticos dos veículos, soluções apresentadas várias eram as idéias, a necessidade de se optar por materiais alternativos. SEGURANÇA VEICULAR Os Conceitos de Segurança Veicular: Segurança Veicular Passiva: É o conjunto de elementos destinados a proteger os ocupantes dentro do habitáculo havendo uma colisão, inibindo ou reduzindo as possibilidades de possíveis e várias causas de acidentes, evitando lesões mais graves e até a morte (carroceria, cintos de segurança, air bags) Segurança Veicular Ativa: Inclui sistemas que permitem evitar um acidente, (direção, suspensão, freios e órgãos de rodagem) tem como responsabilidade agir funcionalmente sem apresentar quaisquer tipos de problemas, de modo a manter e garantir a integridade física do condutor e ocupantes, impedindo assim as possibilidades de acidentes fatais. Segurança Veicular Passiva e Ativa: Não podem ocorrer falhas mecânicas em hipótese alguma! SEGURANÇA VEICULAR A partir de então, a integridade física das pessoas, passa a depender exclusivamente de um conjunto de soluções de engenharia em apresentar aspectos como: a confiabilidade do veículo em manobras de rapidez e segurança com movimentos de direção, um sistema de suspensão com elementos bem dimensionados e instalados que garantam a estabilidade, freios eficazes e compatíveis que atuam levando o veículo à imobilidade, e ter na carroceria uma estrutura que influi nas chances de escapar e sobreviver ilesos em uma colisão. SEGURANÇA VEICULAR Neste Instante, acreditavam-se para um veículo ser seguro basta, amassar um pouco, ter cintos de segurança, Air Bags, e etc, .... Engano! A segurança do carro começa no Projeto e no comportamento da Carroceria SEGURANÇA VEICULAR As montadoras, dispõem de uma fábrica de protótipos e de acordo com sua estrutura e especialização podem construir vários protótipos de uma imensa variação de modelos simultaneamente, através da mesma plataforma, deste modo agiliza-se a análise e os pontos críticos. http://1.bp.blogspot.com/-e6w7c6E2Vpw/TVhMsn8vjbI/AAAAAAAABjQ/MkRcdQVt_z4/s1600/explodida.jpg http://1.bp.blogspot.com/-e6w7c6E2Vpw/TVhMsn8vjbI/AAAAAAAABjQ/MkRcdQVt_z4/s1600/explodida.jpg SEGURANÇA VEICULAR Os Engenheiros, definem as secções mestres de algumas peças chaves tais como longarinas dianteiras e traseiras, soleira, colunas e etc. é neste momento que avaliam o seu comportamento à deformação e rigidez, através de impactos ( Test Crash) AIR BAG Segurança passiva A segurança passiva é o conjunto dos meios instalados no veículo para proteger os ocupantes quando a existência de uma colisão. A segurança passiva abrange os seguintes elementos: 1– airbags, 2– pré-tensores de cintos de segurança, 3– zonas deformáveis da carroçaria, 4– reforços de estrutura do habitáculo. Um veículo que protege os seus ocupantes deve deformar-se de forma a absorver uma grande parte da força de desaceleração do impacto. Quando o impacto ocorre contra um muro de concreto, um tanque de guerra não se deforma mas os seus ocupantes são sujeitos a uma força de desaceleração mortal. AIR BAG Segurança passiva AIR BAG Segurança passiva As 4 evoluções da segurança passiva mais importantes são as seguintes: Primeiro caso: Nos veículos antigos com um chassis separado e uma estrutura de carroçaria rígida deformavam-se pouco ou mesmo nada. Além disso, dado que não dispunham de sistemas de retenção, os ocupantes eram lançados contra o painel de bordo ou o volante. Neste caso, num choque violento, as possibilidades de sobrevivência eram então muito reduzidas. Segundo caso: o aparecimento das carroçarias autoportadoras, que beneficiavam de melhorias ao nível da estruturas e de um sistema de retenção clássico (cinto de segurança), permitiu atenuar os efeitos do choque sofrido pelos ocupantes. As possibilidades de sobrevivência aumentaram mas os passageiros apresentavam graves traumatismos devidos à desaceleração. AIR BAG Segurança passiva As 4 evoluções da segurança passiva mais importantes são as seguintes: Terceiro caso: o aparecimento de zonas de deformação programadas na parte dianteira da estrutura da carroçaria permitiu amortecer o choque, diminuindo a velocidade de desaceleração. Quarto caso: a partir de agora, nos veículos modernos, a deformação controlada da carroçaria combinada com a rigidez do habitáculo protege melhor os ocupantes havendo uma colisão. Além disso, a complementaridade de um sistema de retenção, que inclui um pré-tensor, um limitador de esforço e um airbag, permite manter o ocupante no lugar e atenuar os efeitos do choque. Identificação dos elementos de retenção AIR BAG Os elementos de retenção estão identificados por inscrições que podem situar-se nos ângulos inferiores do pára-brisas e dentro do habitáculo Elementos de retenção nos ângulos inferiores do pára-brisas. Identificação dos elementos de retenção AIR BAG A inscrição ‘’Airbag’’ pode encontrar-se num dos seguintes locais: Airbag no centro do volante. Airbag no painel de bordo, do lado do passageiro. Airbag no encosto dos bancos equipados com airbag torácico. Airbag nas guarnições interiores do habitáculo (airbags de cortina). AIR BAG Testemunho no quadro de instrumentos Testemunho de airbag. Ao dar partida no motor, o testemunho acende-se durante alguns segundos durante os quais o calculador efetua o controle dos circuitos elétricos e os detonadores pirotécnicos. ATENÇÃO Um testemunho aceso não significa que todo o sistema esteja desativado. Apenas as linhas avariadas são neutralizadas enquanto as outras se mantêm ativas. Um testemunho situado no quadro de instrumentos informa o condutor de um mau funcionamento. AIR BAG Tipos de air bag Simples, que protege somente o motorista; Duplo, que protege o motorista e seu acompanhante; Suplementar de segurança, que protege o motorista e seu acompanhante em colisões frontais e laterais. Neste sistema os cintos de segurança são equipados ainda com um sistema de retenção e pré-tencionadores que visam melhorar seu funcionamento. AIR BAG Ângulo de Impacto O Air Bag visa a proteção do motorista e passageiros em caso de choque frontal do veículo; De acordo com as estatísticas, as colisões frontais representam 60% do total de acidentes; Obs: Para que o sistema atue de forma satisfatória é necessário que o ângulo de impacto seja de 30° em relação a direção frontal. AIR BAG Ângulo de Impacto Este sistema permite evitar os impactos na cabeça, em caso de choque frontal, por retração do cinto de segurança e se necessário o enchimento com gás de uma bolsa ou (saco); Nota: O saco insuflável (air bag) é um conjunto de segurança adicional, e serve de complemento ao cinto de segurança.Isso significa que é acionado em função da intensidade da desaceleração sofrida pelo veículo e que se faz imperativo a presença do cinto de segurança bem ajustado, para poder garantir uma correta proteção, ou seja, sem o cinto afivelado o sistema de air bag não é capaz de garantir a correta proteção dos ocupantes. AIR BAG Força de desaceleração Quando um veículo em movimento sobre um impacto frontal, é sujeito a uma forte desaceleração que o faz imobilizar-se numa fração de segundo. Os ocupantes são, então, sujeitos a esta mesma desaceleração. De acordo com as leis da física aplicadas a uma massa em movimento, se duplicar a velocidade de um corpo (1), a sua força de desaceleração (2), num choque, é quadruplicada. AIR BAG Força de desaceleração O sistema leva em conta é a importância da desaceleração e não a velocidade, ou seja, estando o veículo a 30 km/h e chocando-se contra uma barreira fixa indeformável o veículo irá desacelerar de 30 km;h a zero km; /h em alguns centímetros, ou seja, sofrerá desaceleração da ordem de 25 a 30 vezes a força da gravidade. Enquanto que numa freiada brusca a 30 km/h o veículo irá percorrer entorno de trinta metros até sua parada. Desta forma podemos ter uma idéia das diferenças e das intensidades das forças envolvidas. Os choques são classificados pela respectiva violência: 1– choques pouco violentos, que implicam apenas a travessa de choque e a face dianteira. 2– choques violentos, que implicam a deformação da parte dianteira das longarinas. 3– choques muito violentos, que implicam uma deformação controlada do conjunto dos elementos da estrutura do bloco dianteiro. AIR BAG Classificação de choques Diferentes zonas de deformação dianteiras. AIR BAG Obs.: No disparo do airbag a bolsa atinge uma velocidade de aproximadamente 300 km/h em sua abertura. Se o ocupante do veículo se chocar com a bolsa neste momento certamente ele morreria, por isso o sistema é programado para atuar rapidamente, de forma que o corpo entre em contato com a bolsa logo depois de sua abertura completa, ou seja, quando começa o tempo do seu esvaziamento. Gera ruídos de até 140 decibéis e provocando um esfumaçamento no interior do veículo. O intervalo de tempo necessário para que as almofadas possa inflar é, aproximadamente 30 milissegundos. O gerador de gás infla o Airbag liberando uma potência de quase 50 CV pois a quantidade de gás nitrogênio faz com que o Airbag seja ejetado a 300 km/h do seu estojo , sendo 99% do gás inerte e não tóxico. Para o funcionamento perfeito do Airbag, o cinto de segurança com pré-tensionador deve estar ajustado entre si numa condição segura para o ocupante. AIR BAG AIR BAG Intervalo de tempo AIR BAG Módulo de Controle AIR BAG Módulo de Controle No interior do módulo além de estar o sistema de processamento de sinais e gerenciamento de estratégias de socorro, esta alojado o sensor de impacto, o módulo acumulador de energia e o sistema identificador de falhas. O módulo tem a função de receber e processar o sinal, assim é capaz de determinar a direção e a intensidade das desacelerações impostas pelo sensor de impacto acionando o air bag se necessário. O modulo de controle em geral fica alojado no console central da carroceria, por ser uma área central que oferece uma boa resistência em caso de impacto, em sua montagem a seta estampada em sua carcaça deve estar direcionada para frente do veículo, caso contrario os sensores não funcionarão. Cuidado com a energia estática do corpo – não devendo tocar em nenhum terminal do sistema com a possibilidade de danificar ou acionar causando acidentes graves. Devem sempre ser substituídos após qualquer disparo junto com o chicote de alimentação. Este sistema deve assegurar as funções seguintes: • Detecção de choque frontal. • Comando através da ligação da chave de ignição • Reserva de energia de segurança necessário a ignição do sistema (prevendo uma possível destruição da bateria no impacto). • Ignição dos geradores de gás • Inflação dos acionadores dos cintos de segurança • Inflação dos sacos insufláveis • Alerta ao usuário sobre o funcionamento do sistema. AIR BAG O comando de ignição é dado se forem verificadas ao mesmo tempo as seguintes condições: Fechamento do acelerômetro eletromecânico de segurança: trata-se de um contato eletromecânico (por efeito de mola calibrada e esfera), completamente independente do circuito eletrônico de controle, que se fecha em um valor de desaceleração de 2,20 g (±0,40g); Superação do limite de intervenção: desaceleração que corresponde a um choque frontal contra uma barreira fixa a uma velocidade >28,0 km/h. Com velocidades <20,0 km/h, não ocorre a ativação de ignição do air bag. AIR BAG Comando de ignição O envio do comando elétrico de ignição das cargas dos detonadores dispara a reação de um composto químico (Nitreto de Sódio), que produz um gás que se expande em um saco de ±60 litros (lado do motorista) e em média 130 litros (lado do passageiro), em um tempo brevíssimo (aproximadamente 50 ms). Em seguida, muito rapidamente (150 ms), o saco se esvazia, uma vez que o gás sai por adequadas aberturas laterais. AIR BAG Nota: O gás gerado não é tóxico, corrosivo ou irritante, uma vez que na maior parte trata-se de azoto (90 a 95%). AIR BAG Fabricados em poliamida, nylon e neoprene, que é um material sintético de alta resistência ao atrito, são montados dobrados em volta do gerador de gás e ficam cobertos pela capa do volante ou painel. Para facilitar sua abertura são envoltos em talco ou amido de milho. Devem permitir um contato suave com o ser humano e não se alterar com o envelhecimento. Com aberturas calibradas permitem seu esvaziamento e o amortecimento. Não podem ser reparados e devem sempre ser substituídos por novos. Sacos insufláveis AIR BAG De Cortina Um quarto dos ferimentos sérios ou fatais, acontecem neste tipo de choque. Para este tipo de impacto os air bags de cortina são fundamentais para proteção. Impacto contra Postes ou Arvores: O veículo é impulsionado lateralmente à 29 km/h contra um poste rígido. O poste é relativamente delgado para aumentar a penetração ao interior do veículo. A detecção do choque é feita por sensores instalados no interior do módulo de controle localizado no centro do veículo à frente da alavanca de câmbio. A detecção do choque frontal com uma amplitude suficiente traduz-se pelo comando do detonadores do air bag, num tempo compatível com os deslocamentos dos corpos dos ocupantes dianteiros, em direção ao pára-brisa. O comando de detonação é de aproximadamente 20 milésimos de segundos, após o inicio do choque. Enchimento dos sacos durante 30 milésimos de segundos. AIR BAG Detecção do Choque AIR BAG Detecção do Choque OBS: em média um piscar de olhos demora 600 milésimos de segundos, ou seja, o disparo ocorre 30 vezes mais rápido que um piscar de olhos. Retração ou disparo dos cintos pirotécnico ocorre antes do disparo dos air bags, para permitir o posicionamento dos ocupantes contra o encosto dos bancos afastando-os das partes do veículo e permitindo uma eficiência de amortecimento quando os air bags atuarem. O tempo médio do disparo dos cintos está na ordem de 15 milésimos de segundos. •Realizado pelo calculador do sistema através de informações do: –Acelerômetro (intensidade da desaceleração) –Contator de inércia (detector de choque) AIR BAG Detecção do Choque Frontal Trata-se de um captor que mede o valor da desaceleração imposta ao veículo. Este captor é feito de material dito piezoelétrico, capaz de gerar uma corrente elétrica proporcional à intensidade da deformação aplicada. Este captor se localizado no interior do calculador de controle, fixado por uma de suas extremidades e a outra em balanço, permitindo sua deformação em função dosesforços aplicados ao veículo. Acelerômetro (intensidade da desaceleração). AIR BAG Detecção do Choque Frontal Acelerômetro (intensidade da desaceleração). É através dos valores de tensão, extremamente preciso, informado por este captor, que o calculador de controle do sistema determina a intensidade da desaceleração aplicada ao veículo e decide a melhor atitude de proteção. Em função do nível da desaceleração e da direção do choque (± 30 Graus em relação ao comprimento do carro), o calculador decide: - se dispara os tracionadores pirotécnicos dos cintos de segurança, somente, - ou os pirotécnicos com os air bags. Nos veículos (multiplexados), mais novos fica sob responsabilidade do calculador do air bag o corte da bomba de combustível em caso de choque, o destrancamento das portas quando equipado com travamento centralizado original, o acendimento das luzes de emergência e o acendimento das luzes do teto, sempre função da intensidade da desaceleração aplicada ao veículo. •Variação do valor da resistência proporcional à deformação, imposta pela desaceleração aplicada ao veículo. (Frenagens e choques). •Calculador recebe a informação do valor da resistência e toma suas decisões em função destes valores. (Conforme a seqüência). 1.Acendimento das luzes de emergência (ABS). 2.Corte da bomba de combustível. 3.Disparo dos prétensionadores. 4.Disparo dos air bags. 5.Destrancamento das portas e alerta de disparo. (Havendo energia elétrica disponível após o choque). AIR BAG Detecção do Choque Frontal Acelerômetro (intensidade da desaceleração). AIR BAG Detecção do Choque Frontal Contator de inércia (detector de choque). •Formado por duas massas magnéticas retidas por molas, no interior de um invólucro. •Estão montadas no sentido de deslocamento do veículo. •A desaceleração tende a deslocar as massas contra as molas. •A desaceleração superando a força das molas permite o fechamento do contato no interior da ampola reed. (Ligação à massa). Atenção: O disparo dos elementos pirotécnicos só ocorrem havendo a informação dos dois elementos: contator de inércia e acelerômetro. AIR BAG Acelerômetro eletromecânico de segurança AIR BAG Acelerômetro Acelerômetro (intensidade da desaceleração). AIR BAG Acelerômetro O consenso de acelerômetro eletromecânico impede desta forma que se verifiquem ignições impróprias devidas, por exemplo, a defeitos contemporâneos e em combinação nos vários dispositivos. AIR BAG Acelerômetro Acelerômetro de desaceleração: As desacelerações são medidas por um acelerômetro piezoelétrico (cristal piezoelétrico), que transforma as acelerações em um sinal de tensão elétrica (com freqüência proporcional a desaceleração). Tais sinais são muitos pequenos e por isto são amplificados de forma que o microprocessador possa elaborá-los de forma adequada. Dados a sua importância, o acelerômetro é alimentado através de um adequado regulador de tensão de 5,00 volts DC, com uma tolerância de ±1%, uma vez que a variação de tensão, mesmo que mínima, influencia diretamente na sensibilidade do sensor. AIR BAG Acelerômetro AIR BAG Acelerômetro AIR BAG Detecção do Choque Lateral Existem dois sistemas em uso atualmente; 1.Utilizando os satélites laterais para a informação da intensidade do choque lateral. 2.Calculador dotado de dois acelerômetros montados a 45 graus no interior do calculador de controle dos air bags. 1.Esta montagem permite por decomposição das direções das desacelerações determinar a direção e sentido do esforço aplicado ao veículo. 2.Com estas informações a mão o calculador toma a decisão do que acionar. Satélite Lateral AIR BAG Detecção do Choque Lateral Reserva de energia No caso de ruptura da alimentação por parte da bateria, quando do choque, o comando de ignição continua assegurado graças à presença de um condensador integrado no calculador até 100ms para os air bags e 50 ms para os cintos pirotécnicos. •O sistema só está operacional com a chave de contato no +ACC. •O sistema deve garantir uma reserva de energia elétrica para acionamento do sistema para o caso de destruição da bateria durante a colisão. •O calculador possui uma reserva de energia, através de um capacitor, por até 100 milésimos de segundos, após o corte da energia da bateria.. capacitor AIR BAG Gerador de Gás É um elemento pirotécnico que contém combustível sólido. Um impulso elétrico ativa a combustão que gera o gás necessário para o enchimento da bolsa. Elemento de ignição AIR BAG Gerador de gás •O gerador de gás esta incorporado no módulo dos air bag (volante, painel, etc.). •Gera gases inofensivos (azoto N2), para a expansão rápida dos air bags. •A ignição é feita por faísca elétrica. •O elemento gerador de gás é o propergol. (Ao “queimar” gera nitrogênio). •O propergol é classificado como “explosivo de baixa classe”. AIR BAG AIR BAG Unidade de Contato Permite o movimento de rotação do volante garantindo a transmissão direta do impulso elétrico entre o sensor de crash e o elemento de ignição. AIR BAG São conectores específicos com revestimento de ouro nos contatos para evitar a corrosão e ligações defeituosas. Normalmente estes conectores e seus chicotes possuem cores especificas e únicas no chicote do veículo. As cores são chamativas, amarelo, laranja fluorescente, e outras. Conectores Elétricos Amphenol AIR BAG Sensor de Pressão sobre o assento AIR BAG CINTOS PIROTÉCNICOS •Função reduzir a folga do cinto de segurança reduzindo a possibilidade de choque do ocupante contra partes internas do veículo. (Pára-brisas). •Existem dois tipos: –Pré –tensionadores pirotécnicos – atua na fivela. –Enroladores pirotécnicos atua na carretilha dos cintos. •O funcionamento de ambos é parecido. •Um gerador de gás possibilita o deslocamento de um acionador para tracionar os cintos. Um sistema pirotécnico impulsiona um pistão atrelado ao cabo da presilha do cinto tracionando-o. Potencia de tração de 350kgf. Um sistema de travamento por esfera impede o retorno à posição inicial O cinto desloca-se em aproximadamente 100 mm, pressionando o ocupante contra o assento. Correspondendo a um deslocamento de 50 mm do pistão. Tempo de retração: 6 milésimos de segundos Choque contra barreira fixa a mais de 15 km/h. Devem ser substituídos em casos de disparos. AIR BAG Prétensionadores pirotécnicos AIR BAG Prétensionadores pirotécnicos Esta redução da folga é obtida através de um sistema de gerador de gás que cria pressão dentro de um recipiente e empurra um embolo ligado ao cinto ou ao tambor de enrolamento do cinto tracionando-o. O sistema é acionado eletricamente, ou seja, no momento do choque uma faisca elétrica inicia a queima de um produto específico que gera o gás que fará a expansão do embolo. Na figura ao lado vemos um sistema pirotécnico que traciona a fivela do cinto. 1.Placa 2.Placa de reforço 3.Polia 4.Rebite da polia 5.Tubo 6.Parafuso Fixação 7.Gerador gás 8.Casquilho 9.Esferas 10.Etiqueta de Segurança 11.Rosca de fixação 12. Marca código data 13.Cabo encaixe anti g AIR BAG Cintos Pirotécnicos AIR BAG Prétensionadores pirotécnicos O seu funcionamento é por um gerador de gás que possibilita tracionar os cintos, onde um sistema pirotécnico impulsiona um pistão atrelado ao cabo da presilha do cinto tracionando. Com um sistema de travamento por esferas impede o retorno. AIR BAG Enroladores pirotécnicos Dispositivo pirotécnico impulsiona esferas que vão de encontro o tambor de enrolamento dos cintos fazendo-o girar e tracionar o cinto,um sistema anti -retorno trava o sistema. O cinto se desloca em 88 mm, um sistema limitador de pressão montado no interior do eixo do tambor, limita o esforço sobre o tórax dos ocupantes dianteirosem 450 daN na dianteira e 650 daN na traseira Devem ser substituídos no caso de disparo. O interruptor de neutralização inibe os elementos pirotécnicos do banco dianteiro do passageiro para permitir a instalação de uma cadeira para criança. O calculador inibe as linhas de detonação abrangidas (airbag frontal, airbag torácico e pré-tensor ventral do passageiro). Na posição ON, todos os elementos do sistema funcionam. Na posição OFF, os elementos abrangidos estão desativados AIR BAG Interruptor de neutralização AIR BAG REMOÇÃO DO VOLANTE Procedimento correto: 1-) Desligue o negativo da bateria por três minutos; 2-) Desligue o módulo do airbag (localizado entre o painel de instrumentos e console) por cinco minutos para desenergizar a unidade de comando; 3-) Centralize o volante e remova-o e para a instalação proceda o inverso. Importante: 1-) Tampar contatos da bolsa com fita adesiva; 2-) Os códigos de airbag deverão ser resetados com scanner.