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#1 25-08-2015 20:51:55

Audi-Tech
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[Audi A5] Protection des occupants, systèmes de sécurité

Protection des occupants

Système de protection des occupants de la nouvelle Audi A5

Un système de protection des occupants d’un haut niveau, tel était l’impératif à réaliser par l’équipe du Développement technique de AUDI AG. Se mettre en conformité avec les législations en vigueur et répondre aux exigences des tests de consommateurs ne représentaient qu’une partie des exigences très nombreuses en matière de sécurité. Par ailleurs, l’analyse des accidents réels de la circulation routière a été prise en compte lors du développement de ce système. Les exigences internes chez Audi ont augmenté de surcroît les défis à relever par l’équipe de développement.
Le système de protection des occupants de l’Audi A5 se compose des éléments et systèmes suivants :
– Calculateur d’airbag
– Airbag conducteur, à deux niveaux de déclenchement
– Airbag passager avant, adaptatif
– Airbags latéraux avant
– Airbags rideaux (sideguard)
– Capteurs de détection de collision d’airbag avant (capteurs upfront)
– Capteurs de détection de collision latérale dans les portes
– Capteurs de détection de collision latérale sur les montants C
– Prétensionneurs de sangle avant à limitation d’effort enclenchable
– Coupure de la batterie
– Alerte de la sangle pour conducteur et passager avant
– Contacteur de sangle, côté conducteur et passager avant
– Détection d’occupation du siège intégrée au siège du passager avant
– Détection de la position assise du conducteur et du passager avant
– Backguard
Le véhicule peut être équipé, en option, d’une commande à clé pour désactivation de l’airbag frontal, côté passager avant, avec témoin correspondant. En raison des exigences variées et des différences entre les législations en vigueur, que les marchés imposent aux constructeurs automobiles, l’équipement peut varier d’un pays à l’autre, notamment dans le cas des États-Unis.

protection-des-occupants-legende.jpg

protection-des-occupants.jpg

Calculateur d’airbag J234

Le calculateur d’airbag J234 ainsi que l’électronique d’airbag qu’il renferme remplit pour l’essentiel les fonctions suivantes :
– Détection d’une collision (frontale, latérale, arrière)
– Exploitation de toutes les informations d’entrée
– Déclenchement défini des rétracteurs de ceinture, des airbags et la coupure de la batterie
– Déclenchement défini du second niveau de déclenchement de l’airbag (côté conducteur)
– Activation de l’airbag adaptatif côté passager avant
– Activation du limiteur d’effort
– Activation de l’alerte de ceinture
– Surveillance permanente du système d’airbag global
– Alimentation indépendante en énergie via un condensateur pour une période définie (jusqu’à 200 ms)
– Signalisation de défaut par un témoin d’alerte
– Mémorisation des informations relatives au défaut et à la collision
– Signalisation d’une collision survenue à d’autres composants du système via le bus CAN Propulsion
Afin que le calculateur d’airbag J234 puisse échanger des informations avec d’autres calculateurs, il est intégré au bus de données CAN Propulsion. Un calculateur d’airbag J234 ne peut être remplacé qu’en utilisant un poste de diagnostic VAS ainsi que les applications de l’Assistant de dépannage ou des Fonctions assistées.

calculateur-d-airbag_20150822-0653.jpg

Détonateur de sac gonflable côté conducteur N95
Détonateur 2 de sac gonflable côté conducteur N250

Comme tous les autres modèles Audi, l’Audi A5 est équipée d’un airbag frontal côté conducteur à deux niveaux de déclenchement.
Le calculateur d’airbag J234 est en mesure, en fonction de la gravité et du type d’accident, de déterminer un écart temporel entre les deux déclenchements. Les deux charges propulsives sont toujours amorcées. Cela permet d’éviter qu’une charge propulsive reste active après déclenchement d’un airbag.

Représentation schématique du fonctionnement d’un générateur de gaz

generateur-de-gaz-1.jpg

Le détonateur 1, activé par le calculateur d’airbag J234, amorce la charge d’amorçage. Cela provoque, par les orifices de la buse, le détonement de la charge propulsive 1 proprement dite. Si la pression du gaz généré par la combustion de la charge propulsive 1 dépasse une valeur définie, le boîtier du générateur de gaz se déforme et libère la voie du sac gonflable via le filtre métallique. L’airbag se déploie et se remplit.

Après un laps de temps défini, le calculateur d’airbag J234 alimente en courant le second détonateur électrique 2 qui amorce directement la seconde charge propulsive. Le gaz généré soulève, à partir d’une pression définie, le capuchon du second niveau de déclenchement et est refoulé, via la chambre de combustion du niveau 1, dans l’airbag.

Détonateur 1 de sac gonflable côté passager AV N131
Détonateur 2 de sac gonflable côté passager AV N132

L’Audi A5 est le premier véhicule de la gamme Audi à être équipé d’un airbag frontal, adaptatif, côté passager avant. Il s’agit ici d’un générateur de gaz hybride à un seul niveau de déclenchement, qui est doté d’un deuxième orifice de refoulement. Ce type de générateur de gaz permet de représenter différents taux de remplissage de l’airbag côté passager avant. Le calculateur d’airbag J234 détermine, en fonction de la gravité de l’accident et de la position du siège du passager avant, l’écart temporel entre l’activation des deux détonateurs.

C’est directement dans une bouteille à gaz comprimé que se trouve la charge propulsive pyrotechnique, qui est pilotée par le calculateur d’airbag J234. Ce gaz dit froid, contenu dans la bouteille à gaz comprimé, est soumis à une pression d’environ 400 bars et représente un mélange d’argon, 95 % environ, et d’hélium, 5 % environ.

Les graphiques ci-dessous vous montrent le principe de fonctionnement d’un générateur de gaz.

generateur-de-gaz-2.jpg

La charge d’amorçage qui a été amorcée par le détonateur 1 enflamme la charge propulsive à proprement parler. Dans la bouteille à gaz comprimé, il y a alors une montée en pression jusqu’à ce que l’éclateur 1 cède sous l’effet d’une pression déterminée. Le mélange gazeux remplit l’airbag qui se déploie.

generateur-de-gaz-3.jpg

Après une période, le contrôle de l'airbag unité J234 allumeur 2. Une impulsion de pression cible de l'allumeur enflamme 2 peut briser le disque de rupture. 2 Une partie du gaz restant dans la bouteille de gaz comprimé circule maintenant dans l'atmosphère et ne sont plus dans l'airbag.

generateur-de-gaz-4.jpg

Détonateur de sac gonflable latéral côté conducteur N199
Détonateur de sac gonflable latéral côté passager avant N200

Les airbags latéraux sont ce qu’on appelle des modules « Soft-Cover ». Cela signifie que pour ces modules le revêtement en matière plastique, qui englobe la totalité du module d’airbag, a été remplacé par une enveloppe textile. La surface souple de cette enveloppe textile permet de mieux intégrer le module d’airbag au dossier de siège. Le poids réduit de cette enveloppe constitue un avantage supplémentaire.

detonateur-sac-gonflable.jpg

Le calculateur d’airbag J234 alimente en courant le détonateur de l’airbag latéral concerné. La charge d’amorçage qui a été amorcée par le détonateur enflamme à son tour la charge propulsive proprement dite. Le gaz généré par la propulsion, nettoyé et refroidi en traversant le filtre métallique, déplie et remplit l’airbag avec ce mélange gazeux.

Représentation schématique du fonctionnement d’un générateur de gaz

generateur-de-gaz-5.jpg

Détonateur de sac gonflable de tête côté conducteur N251
Détonateur de sac gonflable de tête côté passager avant N252

Les airbags de tête (airbags rideaux) sur l’Audi A5 se déploient du montant A jusqu’au montant C et recouvrent pratiquement toute la zone vitrée latérale. Ce type de positionnement permet de bien protéger les occupants en cas de collision latérale.

detonateur-de-sac-gonflable-2.jpg

Un générateur de gaz hybride assure la fonction de remplissage de l’airbag rideau. La bouteille de gaz sous pression contient un gaz comprimé. Ce gaz est soumis à une pression d’environ 450 bars et se compose de 95 % d’argon et de 5 % d’hélium.
Le détonateur est activé par le calculateur d’airbag J234. Cette activation provoque l’amorçage de la charge propulsive. L’inflammation de la charge propulsive engendre une pression qui va faire céder l’éclateur 1. Cette pression de gaz se répand dans toute la bouteille à gaz comprimé et à partir d’une certaine pression, va déchirer l’éclateur 2. Le mélange gazeux pénètre alors dans l’airbag en traversant un filtre.

Représentation schématique du fonctionnement d’un générateur à gaz

generateur-de-gaz-6.jpg

Détonateur 1 de rétracteur de ceinture côté conducteur N153
Détonateur 1 de rétracteur de ceinture côté passager avant N154

L’Audi A5 est équipée de rétracteurs de ceinture pour le conducteur et le passager avant. On utilise dans le monde entier ce qu’on appelle des rétracteurs à bande.

Les graphiques ci-dessous vous montrent le principe de fonctionnement d’un rétracteur de ceinture.

retracteur-ceinture-1.jpg retracteur-ceinture-2.jpg

Une bande métallique est enroulée autour de l’arbre de la ceinture. Les deux extrémités ouvertes sont reliées à l’arbre de la ceinture. L’extrémité fermée entoure comme une boucle le détonateur du rétracteur de ceinture.
Si le détonateur est activé par le calculateur d’airbag J234, la boucle de cette bande métallique va s’allonger sous l’effet de l’augmentation de pression. Le mouvement de la bande métallique entraîne en même temps celui de l’arbre de la ceinture qui s’enroule et tend ainsi la ceinture de sécurité.
Afin de réduire les pertes de pression, la surface du couvercle du boîtier entre laquelle la bande métallique se déplace est recouverte d’une couche de silicone.

Limiteur d’effort de ceinture côté conducteur G551
Limiteur d’effort de ceinture côté passager avant G552

Les enrouleurs automatiques de ceinture à l’avant sont dotés d’un limiteur d’effort de ceinture à deux niveaux de déclenchement.
En cas de collision, ce sont d’abord les rétracteurs de ceinture (rétracteurs à bande) qui seront amorcés. Le rétracteur de ceinture enroule la ceinture de sécurité aussi loin que possible. Par la suite, l’enrouleur automatique bloque l’arbre de ceinture et empêche ainsi le déroulement de la sangle qui aurait lieu sinon sous l’effet du déplacement vers l’avant du corps des occupants.
Si maintenant l’occupant, sous l’effet de la décélération, se déplace plus loin vers l’avant, le limiteur d’effort autorise un déroulement contrôlé de la sangle à partir d’une certaine force.

limiteur-d-effort-ceinture-1.jpg

L’arbre de la ceinture est un arbre et conçu comme arbre à torsion et est relié à l’arbre de torsion 2 via les pignons 1 et 2. Les deux arbres de torsion vont se vriller (niveau élevé de l’effort de ceinture).

limiteur-d-effort-ceinture-2.jpg

En fonction de la gravité de l’accident et de la position du siège, c’est le calculateur d’airbag J234 qui décide à quel instant le détonateur du limiteur d’effort de ceinture va être activé. Le deuxième arbre de torsion est découplé. C’est maintenant seul l’arbre de ceinture qui va s’opposer à la force qui veut dérouler la sangle (faible niveau de l’effort de ceinture).
Afin de procurer une bonne protection des occupants, les fonctions du rétracteur de ceinture, du limiteur d’effort de ceinture et des airbags frontaux sont harmonisées entre elles. En cas de collision latérale ou arrière, les détonateurs pour limiteur d’effort de ceinture ne sont pas activés.

limiteur-d-effort-ceinture-3.jpg

Capteur de position du siège du conducteur G553
Capteur de position du siège du passager avant G554

Sur l’Audi A5, les sièges du conducteur et du passager avant sont équipés de capteurs de position du siège G553 et G554. Ces deux capteurs sont des capteurs à effet Hall. En fonction de l’intensité de courant absorbée par les capteurs de position du siège, le calculateur d’airbag J234 identifie si les sièges se trouvent dans le tiers avant ou dans les deux tiers arrière de la zone de réglage des sièges. Cette information est utilisée par le calculateur d’airbag J234 afin d’activer au bon moment la possibilité d’adaptation du limiteur d’effort de ceinture et de l’airbag passager avant.
Si le siège se trouve dans le tiers avant de la zone de réglage, le calculateur d’airbag J234 peut activer le détonateur 2 de l’airbag adaptatif plus tôt que lorsque le siège se trouve dans les deux tiers arrière de la zone de réglage des sièges.

Par l’amorçage plus précoce du deuxième détonateur, l’airbag sera plus souple et permet aussi à des personnes ayant une masse corporelle réduite de « s’enfoncer » de façon ciblée dans le coussin gonflé. De même, les détonateurs pour les limiteurs d’effort de ceinture G551 et G552 seront activés plus tôt. Les systèmes de retenue peuvent ainsi être adaptés en fonction de la situation de l’accident et de la position du siège.
Quoi qu’il en soit la règle suivante s’applique : Un siège correctement réglé, le respect d’une position assise correcte ainsi que le port de la sangle de sécurité bien adapté restent les mesures élémentaires pour assurer une bonne protection des occupants.

Les capteurs utilisés pour la détection de position du siège fonctionnement de chaque côté en relation avec les rails de siège disposés de chaque côté du tunnel.
Si le capteur de détection de position du siège se trouve au-dessus du rail qui est fixé au siège, l’intensité de courant qu’il absorbe est comprise entre 5 et 7 mA. Le calculateur d’airbag J234 reconnaîtra « siège en position arrière ».

capteur-position-siege-1.jpg

Si le siège est repoussé vers l’avant et que le capteur de position du siège est déplacé bien audelà du rail de siège fixé au véhicule, l’intensité de courant absorbée du capteur augmente et sera comprise entre 12 et 17 mA. Le calculateur d’airbag J234 reconnaîtra « siège en position avant ».

capteur-position-siege-2.jpg

Détonateur de coupure de la batterie N253

Le détonateur de coupure de la batterie N253 interrompt en cas de collision la liaison entre la batterie du véhicule, le démarreur et l’alternateur. On utilise à cet effet un composant pyrotechnique qui est activé par le calculateur d’airbag J234 en cas de déclenchement d’airbag et en fonction de la gravité de l’accident. En cas de collision par l’arrière, seuls les rétracteurs de ceinture et le détonateur de coupure de la batterie seront activés. Si la charge propulsive pyrotechnique est amorcée, la pression de gaz qui en résulte repousse l’axe se trouvant sur un piston et interrompt ainsi la liaison entre les deux raccords. Après activation du système, il faudra remplacer le détonateur de coupure de la batterie.

detonateur-coupure-batterie-1.jpg

Le détonateur de coupure de la batterie N253 se trouve dans la boîte à fusibles principaux, situé directement sur la batterie dans le coffre à bagages de l’Audi A5.

detonateur-coupure-batterie-2.jpg

Compléments du système de protection des occupants pour des marchés spécifiques

Afin que l’Audi A5 puisse répondre aux exigences légales et spécifiques au marché de certains pays, le système de protection des occupants a été doté de fonctions et de composants complémentaires.
Les systèmes complémentaires peuvent être les suivants :
– Détection d’occupation du siège du passager avant
– Airbags pour les genoux
– Airbag conducteur adaptatif
– Rétracteur de ceinture à l’arrière (pignon cranté à circulation de billes)
– Ceintures de sécurité avec fonction « sûreté enfant » (passager avant et à l’arrière)

Détection d’occupation du siège du passager avant

Ce système de détection d’occupation du siège du passager avant est un système qui a été mis en service sur d’autres modèles Audi, par ex. Audi Q7. Les composants ont cependant été adaptés à l’environnement dans l’Audi A5.
Le système se compose pour l’essentiel des éléments suivants :
– Coussin de siège*
– Tapis de détection d’occupation du siège*
– Détect. pression p. détection d’occup. siège G452*
– Calculateur p. détection d’occup. du siège J706*
– Contacteur de ceinture côté passager avant E25
– Détecteur d’effort de la ceinture pour détection d’occupation du siège G453
– Témoin de désactivation du sac gonflable côté passager avant K145 COUPE (PASSENGER AIRBAG OFF)
– Calculateur d’airbag J234

* Constituent une unité et ne doivent pas être séparés les uns des autres.

Détonateur de sac gonflable de genou côté conducteur N295
Détonateur de sac gonflable de genou côté passager avant N296

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Le déploiement des airbags de genou permet aux occupants de participer de façon précoce à la décélération du véhicule. Côté conducteur l’airbag de genou est situé dans la garniture du plancher sous le tableau de bord. Coté passager avant, l’airbag de genou se trouve derrière le couvercle de boîte à gants. On utilise des générateurs de gaz hybride pour déclencher le système.

Détonateur de sac gonflable côté conducteur N95
Détonateur 2 de sac gonflable côté passager avant N250

Dans certains marchés, l’Audi A5 sera équipée d’un airbag adaptatif côté conducteur. Il s’agit ici d’un générateur à combustible solide à un seul niveau de déclenchement, doté d’un détonateur supplémentaire. Le calculateur d’airbag J234 active le détonateur 1. Cette réaction permet à son tour d’enflammer la charge d’amorçage.
Cela provoque ensuite, par les orifices de la buse, la détonation de la charge propulsive proprement dite. Si la pression du gaz généré par la combustion de la charge propulsive dépasse une valeur définie, le boîtier du générateur de gaz se déforme et libère la voie vers l’airbag via le filtre métallique. L’airbag se déploie et se remplit.

generateur-de-gaz-7.jpg

En plus du générateur de gaz, un détonateur supplémentaire est fixé au dos de l’unité : le détonateur 2 de sac gonflable côté conducteur N250. Autour de ce détonateur est enroulé un fil, qui obture un orifice de refoulement supplémentaire au moyen d’une bande.

detonateur-sac-gonflable-N250.jpg

Tant que le fil est maintenu par le détonateur, l’orifice de refoulement est fermé.

detonateur-sac-gonflable-N250-2.jpg

En fonction de la gravité de l’accident et de la position du siège, le calculateur d’airbag J234 active le détonateur 2. Le boîtier du détonateur se brise et le fil se libère. Le volume de l’airbag augmente d’environ 4 litres et l’orifice de refoulement supplémentaire est ouvert. C’est par cet orifice qu’une plus grande quantité de gaz pourra s’échapper lorsque le passager viendra s’enfoncer dans l’airbag. L’airbag sera « plus souple » pour l’occupant.

detonateur-sac-gonflable-N250-3.jpg

Le générateur de gaz de l’airbag du conducteur est fixé, en fonction du modèle, dans une bague en caoutchouc qui constitue une suspension flottante. Cela permet, le cas échéant, de réduire des vibrations qui se manifestent au niveau du volant.


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