Generatori di gas airbag

Oggi prendiamo in esame nella nostra sezione Training le caratteristiche dei generatori di gas per l’attivazione delle sacche airbag. Il principio di funzionamento di un airbag consiste nell’espansione di un involucro protettivo (il pallone o “bag”), da parte di una certa quantità di gas, innescati da un comando elettrico della centralina elettronica dedicata, in seguito ad un urto segnalato da uno o più sensori del sistema. Il segnale di comando della centralina airbag si traduce in una corrente che, tramite un cablaggio dedicato, riscalda istantaneamente un filamento rendendolo incandescente, il quale innesca la carica esplosiva del “detonatore” che a sua volta da luogo alla reazione chimica del combustibile solido contenuto nel generatore, composto da azoturo di sodio (NaN3) e nitrato di potassio (KNO3); la reazione rapidissima tra i due elementi produce un’enorme quantità di azoto allo stato gassoso, il quale gonfia istantaneamente il modulo airbag alla velocità di oltre 300 km/h, ed il tempo complessivo, dall’inizio del processo di detonazione alla fuoriuscita del gas per il gonfiaggio della sacca, è dell’ordine di 30 millisecondi.
Questo è il tipico funzionamento di un generatore di gas a combustibile solido utilizzato per il gonfiaggio degli airbag per il guidatore; per via della particolare conformazione del loro contenitore sono detti a “tazza” (Figura 1);

Figura 1

Al centro del contenitore si trova il detonatore, attorno al quale è disposto il combustibile solido, mentre la parte più esterna, immediatamente prima del pallone airbag, è provvista di un filtro in metallo che serve a raffreddare i gas in uscita e impedisce la propagazione delle fiamme, e inoltre trattiene le particelle solide derivate dall’esplosione, in maniera tale che nella sacca non giungano elementi incandescenti. Il generatore di gas descritto è di tipo a singolo stadio, cioè provvisto di una sola carica esplosiva.
Questi generatori infatti possono anche essere a doppio stadio.
I generatori a doppio stadio (il così detto sistema “Smart Airbag”) hanno due cariche esplosive che si attivano indipendentemente l’una dall’altra e in tempi diversi a seconda della severità dell’urto, mentre le modalità di funzionamento sono le stesse di quelle del generatore monostadio (Figura 2).

Figura 2

In una prima fase la centralina airbag attiva il primo detonatore per un primo gonfiaggio dell’airbag, mentre nella fase successiva viene azionato il secondo generatore e il gas prodotto defluisce nella sacca attraverso la camera di combustione del primo stadio e il filtro metallico.

Nei moduli lato passeggero invece vengono utilizzati generatori di gas a forma tubolare ma con le stesse caratteristiche.
Altri tipi di generatori utilizzati per i moduli lato passeggero e anche per i moduli a protezione di testa e torace, sono i cosi detti a gas ibridi; la particolarità del funzionamento è quella di ottenere un’elevata velocità di gonfiaggio della sacca, per avere una tempestiva azione di protezione, essendo questi moduli a ridotte distanze dalla struttura dell’autovettura.
Possono essere anche essi a singolo e a doppio stadio.
Analizzando i generatori ibridi a singolo stadio degli airbag passeggero si nota che sono composti da un generatore a combustibile solido e una capsula contenente argon od azoto inerte precompresso ad alta pressione (200–600 bar), che viene fatto espandere in rapida successione insieme al gas sviluppato dal generatore pirotecnico, aumentando così la velocità di gonfiaggio della sacca. Il generatore ibrido monostadio è sostanzialmente una piccola bombola di gas compresso, all’interno della quale viene inserito un dispositivo di innesco ed una carica di attivazione pirotecnica (Figura 3).

Figura 3

In questo tipo di generatore i gas passano attraverso un diaframma pre-lacerato ad apertura controllata: quando il detonatore viene attivato, i gas derivanti dall’esplosione aumentano la pressione e rompono il diaframma, spingendo la massa di gas compresso verso l’airbag.
Esistono anche generatori di gas ibridi a doppio stadio che sono del tutto uguali a quelli monostadio, ma con l’unica differenza che è presente una seconda carica esplosiva (Figura 4).

Figura 4