AIRBAG - OPBOUW & WERKING

In dit hoofdstuk gaat in op het airbagsysteem. We lichten de afzonderlijke onderdelen, hun taken, het activeringsproces en mogelijke stappen voor de foutopsporing toe. Sinds de invoering van airbagsystemen is de techniek ervan de laatste jaren razendsnel verder ontwikkeld. Om deze reden beschrijven wij de onderdelen en processen slechts in algemene zin.

Voor specifiekere gegevens over de systemen in bepaalde voertuigen dient u in ieder geval de informatie van de voertuigfabrikant te raadplegen. Onderhouds- en diagnosewerkzaamheden mogen uitsluitend door ter zake kundig, opgeleid personeel worden uitgevoerd.

Hierbij moeten alle wet- en regelgeving in acht worden genomen. In de jaren '60 van ontstonden de eerste ideeën voor een airbagsysteem. Een groot obstakel vormde destijds de beschikbare tijd waarin de luchtzak moest worden opgeblazen. Aanvankelijk werd geprobeerd dit probleem met perslucht op te lossen, echter zonder succes. In het begin van de jaren '70 lukte het om met behulp van pyrotechnische processen om de luchtzak in de voorgeschreven tijd op te blazen.

De eerste airbagsystemen werden halverwege de jaren '70 en begin jaren '80 in luxe voertuigen ingebouwd. Eind jaren '80 werd de passagiersairbag geïntroduceerd, waarna stap voor stap verdere varianten volgende, zoals de hoofd- en zijairbags. Tegenwoordig behoren airbagsystemen in motorvoertuigen tot de standaarduitrusting.

Het regelapparaat dat het hart van het airbagsysteem vormt, is centraal in het voertuig ingebouwd. Doorgaans bevindt het zich in de buurt van het dashboard, op de transmissietunnel.

Het regelapparaat vervult de volgende taken:

• Herkennen van ongevallen.
• Bijtijds herkennen van de signalen die door de sensoren worden aangeleverd.
• Bijtijds activeren van het benodigde ontstekingscircuit.
• Energievoorziening van de ontstekingscircuits door middel van een condensator, onafhankelijk van de voertuigaccu.
• Zelfdiagnose van het gehele systeem.
• Opslag van opgetreden fouten in het foutgeheugen.
• Inschakeling van het airbagcontrolelampje bij uitval van het systeem.
• Verbinding met andere regelapparaten via de CAN-bus.

De bots- of acceleratiesensoren zijn afhankelijk van het airbagsysteem en het aantal aanwezige airbags rechtstreeks in het regelapparaat of als satellieten in de voorzijde of zijkant van het voertuig ingebouwd.

Frontsensoren zijn altijd dubbel aanwezig. Deze sensoren werken doorgaans volgens het veer-massa-principe. Hierbij bevindt zich in de sensor een rol die met gestandaardiseerde gewichten zijn gevuld. De rol is omwikkeld met een bronzen veerband waarvan het uiteinde steeds aan de rol en het sensorhuis is bevestigd. Hierdoor kan de rol alleen in beweging komen wanneer de krachtinwerking vanuit een bepaalde richting komt. Als kracht wordt toegepast, rolt de rol tegen de veerkracht in en sluit deze door middel van een contact de stroomkring naar het regelapparaat. Ten behoeve van de zelfdiagnose bevindt er zich tevens een hoogohmige weerstand in de sensor.

De Safing-sensor heeft tot taak een onbedoelde activering van de airbags te voorkomen.

De sensor is met de frontsensoren in serie geschakeld. De Safing-sensor is in het airbagregelapparaat geïntegreerd. De sensor bestaat uit een reed-contact in een met hars gevulde buis, en een ringvormige magneet. Het geopende reed-contact bevindt zich in een met hars gevulde buis waarover de ringvormige magneet is geschoven. De magneet wordt door een veer bij het uiteinde van de behuizing gehouden. Als er kracht toegepast wordt, schuift de magneet tegen de veerkracht over de met hars gevulde buis en sluit deze het reed-contact. Daardoor is het contact voor het ontsteken van de airbags gesloten.

De bestuurdersairbag bestaat uit een luchtzak met een volume van ongeveer 67 liter, de luchtzakhouder, de generator op de generatordrager en de airbagafdekking (stuurwielafdekking). In geval van een ongeval wordt door het regelapparaat de generator geactiveerd. Daarbij wordt door een ontstekingsstroom een dunne draad verhit, die het ontstekingspatroon ontsteekt.

Het gas in het patroon explodeert niet, maar wordt verbrand. Het drijfgas bestaat uit natriumacide. Het gas dat tijdens de verbranding ontstaat, zet uit en reageert met de oxidator (een middel dat zuurstof afgeeft, bijvoorbeeld koper- of ijzeroxide). Hierdoor ontstaat vrijwel puur stikstof waarmee de luchtzak wordt gevuld. Vanwege de giftigheid van natriumacide worden ook andere, acidevrije vaste brandstoffen als drijfgas gebruikt. Deze produceren niet alleen stikstof, maar ook kooldioxide (ca. 20%) en waterdamp (ca. 25%). Het drijfgas bevindt zich doorgaans in tabletvorm, luchtdicht verpakt in de verbrandingsruimte.

Bij de zijairbags (thoraxbag) is het proces vergelijkbaar, maar is vanwege de ontbrekende vervormingswegen (kreukzone) een veel snellere ontsteking van de gasgeneratoren en vulling van de luchtzakken nodig. Bij een aanrijding van opzij met een snelheid van circa 50 km/h, moet na ongeveer 7 ms een ontsteking van de generatoren hebben plaatsgevonden en moet na 22 ms de luchtzak volledig gevuld zijn. De zijairbags zijn in de portierbekleding of de stoelleuning ingebouwd. Bij de hoofdairbags wordt een onderverdeling gemaakt tussen airbags met een opblaasbare buisvormige structuur en airbags met een opblaasbaar gordijn. De opblaasbare buisvormige structuur was het eerste type hoofdairbag. De airbag zag eruit als een 'worst' die zich vanachter de dakbekleding over de voorportieren ontvouwde. Het opblaasbare gordijn strekt zich uit over de gehele bovenzijde van het voertuig. De airbag wordt in het dakframe boven de portieren ingebouwd.

De luchtzak bestaat uit een zeer sterk en duurzaam polyamideweefsel. Het weefsel heeft een lage wrijvingscoëfficiënt zodat het gemakkelijk uitvouwt en zacht contact maakt met de huid van de inzittenden. De luchtzak wordt ter bescherming en om verkleving te voorkomen, ingepoederd met talk dat tijdens de activering te zien is aan de witte wolk. In de luchtzak bevinden zich vangbanden die de luchtzak bij het opblazen in zijn gewenste vorm houden. Op de achterzijde bevinden zich uitstroomopeningen waarlangs het gas kan ontsnappen.

Er zijn 2 verschillende manieren waarop de luchtzak wordt opgevouwen: op de standaardwijze en stervormig. Bij stervormige opvouwing komt de airbag minder in de richting van de bestuurder, wat voordelig is als de inzittenden niet op de juiste positie zitten (Out of Position).

De wikkelveer vormt de verbinding tussen de starre stuurkolom en het beweeglijke stuurwiel. De veer zorgt er tijdens de draaibeweging van het stuurwiel voor dat de verbinding tussen het airbagregelapparaat en de gasgenerator in stand blijft. Het geleidingsfolie is zo gewikkeld, dat dit de draaibeweging 2,5 slag in elke richting kan volgen.

Bij het uit- en inbouwen van de wikkelveer moet zeer voorzichtig te werk worden gegaan. Hierbij moet ervoor worden gezorgd dat de stuurinrichting zich in de middelste positie en de wielen zich in de rechtuit-positie bevinden. De uitgebouwde wikkelveer mag niet worden verdraaid.

Om het gebruik van airbags nauwkeuriger te kunnen sturen en onnodige activering te voorkomen, wordt gebruik gemaakt van stoelbezettingsherkenning. De herkenning van de stoelbezetting kan op verschillende wijzen plaatsvinden. Er wordt onder andere gebruik gemaakt van sensormatten die uit druksensoren en een analyse-elektronica bestaan. De sensormatten bevinden zich soms alleen in de passagiersstoel, maar zijn bij de modernste systemen ook in de bestuurdersstoel en in de achterbank geïntegreerd. Zowel infrarood- als ultrasonische sensoren kunnen worden gebruikt. Deze worden bij de interieurverlichting/achteruitkijkspiegel ingebouwd en bewaken zowel de stoelbezetting als de zitpositie van de passagier. Zo wordt ook een onjuiste zitpositie (Out of Position) herkend.

De informatie van de stoelbezettingsherkening is van invloed op de airbagactivering, de activering van de gordelspanners en de actieve hoofdsteunen. Als bepaalde zitplaatsen niet bezet zijn, wordt dit door het airbagsysteem herkend en worden de bijbehorende beschermingssystemen niet geactiveerd bij een ongeval.

Voor een betere herkenbaarheid van de airbagkabels en -connectoren, zijn de connectoren in fluorescerend geel uitgevoerd.

In de connector bevindt zich een kortsluitingsbrug die voorkomt dat bij werkzaamheden aan het airbagsysteem een ongewenste activering optreedt. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door statische oplading.

De kortsluitingsbrug is een contact dat bij het losnemen van de stekkerverbinding de beide contacten in de connector verbindt en zo eventuele potentielen afbouwt.

De gordelspanner heeft als taak de 'gordelspeling' weg te nemen bij een ongeval. Deze gordelspeling ontstaat door wijde, luchtige kleding of een 'ontspannen' zitpositie. De gordelspanner kan in het gordelslot of de gordelrol zijn geïntegreerd. Als de gordelspanner in het gordelslot is ingebouwd, bestaat deze bijvoorbeeld uit de onderdelen: inflexibele buis, kabel, zuiger, gasgenerator en ontstekingspatroon. Bij een ongeval wordt de gasgenerator net als in een airbag geactiveerd. Het gas zet uit en verschuift de zuiger in de inflexibele buis. Door de kabelverbinding tussen zuiger en gordelslot wordt het gordelslot naar beneden getrokken en de gordelspeling uit het gordelsysteem weggenomen. Als de gordelspanner in de gordelrol is geïntegreerd, wordt de gordelspeling met behulp van het afrolmechanisme weggenomen.

Daarbij wordt in geval van een activering weer een generator ontstoken, die een rij kogels in beweging brengt. De kogels draaien een haspel die met de gordelrol verbonden is. Door de draaibeweging wordt de gordel over een nauwkeurig gedefinieerde afstand opgerold. De kogels vallen vervolgens in een daarvoor bestemde bak, om geen schade aan te richten.

Een andere mogelijkheid is het 'wankelmotorprincipe'. Hierbij wordt in geval van activering door het drijfgas een draaizuiger aangedreven, die de gordelspeling door de draaibeweging verwijdert. Om de borstbelasting bij een ongeval te verlagen, wordt in de bestuurders- en passagiersgordel een krachtbegrenzer geïnstalleerd.

Om het gevaar voor kortsluitingen en daaruit voortvloeiende autobranden te vermijden, wordt tijdens een ongeval de accu van het boordnet losgekoppeld.

Dit gebeurt met behulp van een scheidingsrelais of met een gasgenerator. Het signaal voor loskoppeling van de accu komt van het airbagregelapparaat. De gasgenerator functioneert hierbij op vergelijkbare wijze als bij de gordelspanner. Door de activering wordt binnen de aansluitklem de verbinding tussen accu en aansluitkabel verbroken.

Werkzaamheden aan het airbagsysteem mogen uitsluitend door gespecialiseerd vakpersoneel worden uitgevoerd.

Hierbij dienen alle wettelijke voorschriften en de voorschriften van de fabrikant in acht te worden genomen. Hetzelfde geldt bij de afvoer van geactiveerde of oude airbags. Het wordt aangeraden waar mogelijk alle medewerkers van de werkplaats over dit onderwerp te trainen, aangezien veel werkzaamheden - die niet altijd direct met airbags in verband staan - vereisen dat de airbag of gordelspanner wordt uitgebouwd. Bijvoorbeeld bij werkzaamheden aan het dashboard.

Net als bij de diagnose en foutopsporing bij andere systemen, dient ook hier met een visuele inspectie te worden begonnen. Hierbij dienen alle zichtbare onderdelen van het airbagsysteem op beschadigingen en juiste aansluiting van de stekkercontacten te worden gecontroleerd. Een veel voorkomende foutoorzaak is een slechte stekkerverbinding bij de gordelspanners of zijairbags bij de voorstoelen. Door het naar voor en achter schuiven van de stoelen komen de stekkerverbindingen los te zitten en treden er overgangsweerstanden op. Maar ook de wikkelveer is regelmatig de foutoorzaak. Doordat deze veer bij elke stuurbeweging wordt belast, wil deze nog wel eens uitvallen. In elk geval is een geschikt diagnoseapparaat nodig. Als tijdens de visuele inspectie een foutieve stekkerverbinding wordt vastgesteld, moet het foutgeheugen met het diagnoseapparaat worden gewist.

Als bij de visuele inspectie geen gebreken kunnen worden vastgesteld, moet met het diagnoseapparaat het foutgeheugen worden uitgelezen. Fouten die in het systeem zijn opgetreden, worden doorgaans door de zelfdiagnose herkend en in het foutgeheugen opgeslagen. Als in het foutgeheugen fouten als "Signaal onjuist" of "Signaal te laag" of "Signaal te hoog" zijn opgeslagen, kan deze fout bijvoorbeeld door een defecte kabel zijn veroorzaakt. In dat geval kunnen met een multimeter de kabelverbindingen tussen de sensoren en het regelapparaat op doorgang en massasluiting worden gecontroleerd. Voor het lokaliseren van de sensoren en stekkerverbindingen evenals de pinbezetting op het regelapparaat, zijn fabrikantspecifieke informatie en schakelschema's nodig. Bij deze werkzaamheden moet altijd de voertuigaccu worden losgekoppeld en moeten de sensoren en het regelapparaat van de kabelboom worden gescheiden. Voor het aansluiten van de testkabels op de connectoren, kunnen het beste geen “zelf vervaardigde” testadapters (opengebogen paperclips) worden gebruikt. Deze kunnen de gevoelige stekkercontacten beschadigen, zodat er ongemerkt nieuwe fouten kunnen worden ingebouwd. Het is zinvoller om gebruik te maken van speciale testpennen die in de stekkercontacten passen en waarbij men er zeker van kan zijn dat er een juist contact tot stand is gebracht.