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#1 03-03-2016 19:21:06

Audi-Tech
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[Audi A5 Cabriolet] Sécurité et protection des occupants

Protection des occupants

Système de protection des occupants de l’Audi A5 Cabriolet


Lorsqu’il est question de décapotables, la réalisation d’un système de protection des occupants de haut niveau est un défi particulier lancé à l’équipe du développement technique.
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. Ce faisant, l’analyse des accidents réels de la circulation routière a été prise en compte lors du développement du système de protection des occupants. Les exigences internes chez AUDI AG ont augmenté de surcroît les défis à relever par l’équipe de développement.

Le système de protection des occupants de l’Audi A5 Cabriolet se compose des éléments et systèmes suivants :

– Calculateur d’airbag
– Airbag conducteur, adaptatif
– Airbag passager avant, adaptatif
– Airbags latéraux avant (airbags de tête/thorax)
– 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
– Rétracteurs de ceinture avant à limitation d’effort enclenchable
– Rétracteurs de ceinture arrière
– Coupure de la batterie
– Alerte des ceintures de sécurité pour conducteur et passager avant
– Contacteurs de ceinture, côté conducteur et passager avant
– Détection d’occupation du siège intégrée au siège du passager avant
– Détection de la position du siège du conducteur et du passager avant
– Protection anti-retournement

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.

62-audi-A5-cabriolet-schema-fonctionnel-legende.jpg

63-audi-A5-cabriolet-systeme-protection-occupants.jpg

Nota
Les graphiques et figures présentés au chapitre
« Protection des occupants » sont des schémas de
principe servant à une meilleure compréhension.

Protection des occupants

Calculateur de sac gonflable J234

L’électronique intégrée au calculateur de sac gonflable J234 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 de la coupure de la batterie
– Activation de la protection en cas de retournement
– Activation des airbags adaptatifs avant
– Activation du limiteur d’effort de ceinture
– 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 de la collision survenue à d’autres composants du système via le bus CAN Propulsion
– Envoi d’informations pour l’activation de l’approche-ceinture automatique

Un capteur supplémentaire pour la détection d’un retournement imminent est logé dans le calculateur d’airbag. La gravité de l’accident est analysée en collaboration avec d’autres capteurs également logés dans le calculateur et, en cas de risque de retournement du véhicule, la protection antiretournement, la coupure de la batterie ainsi que les rétracteurs de ceinture sont activés.
En outre, le système antiretournement est, par mesure de précaution, également déclenché en cas de collision frontale ou latérale lors d’un accident assez grave, dès qu’un airbag est déclenché. Le système antiretournement est également activé en cas de collision arrière pouvant provoquer un déclenchement.

L’échange de données entre le calculateur de sac gonflable J234 et d’autres systèmes du véhicule s’effectue sur le bus de données CAN Propulsion.

Un calculateur de sac gonflable 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.

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

Afin de pouvoir enregistrer la position du siège du conducteur et du passager avant, les sièges avant sont équipés des capteurs de position du siège G553 et G554. Ces deux capteurs sont des capteurs à effet Hall, montés respectivement sur la glissière intérieure du siège.
Le calculateur de sac gonflable J234 identifie sur la base de la consommation de courant des capteurs de position des sièges si les sièges se trouvent dans le tiers avant ou dans les deux tiers arrière de la zone de réglage des sièges.

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 de sac gonflable J234 reconnaîtra « siège en position arrière ».

65-audi-A5-cabriolet-capteur-position-siege.jpg

Si le siège est repoussé vers l’avant et que le capteur de position du siège est déplacé bien au-delà 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 de sac gonflable J234 reconnaîtra « siège en position avant ».

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L’information relative à la position du siège est utilisée par le calculateur de sac gonflable J234, pour activer au moment voulu les différents niveaux de déclenchement des airbags avant et des limiteurs d’effort de ceinture.
Lorsque le siège se trouve dans le premier tiers de la zone de réglage, le calculateur d’airbag peut activer plus tôt le détonateur 2 correspondant de l’airbag adaptatif que si le siège de trouvait dans les deux tiers arrière de la plage de réglage.
L’amorçage plus précoce du second détonateur réalise une adaptation de l’airbag et permet la pénétration ciblée de personnes ayant une masse corporelle relativement faible dans le sac gonflable.
De même, le calculateur de sac gonflable J234 détermine sur la base de la position du siège quand les détonateurs des limiteurs d’effort de ceinture G551 et G552 doivent être activés.

Les systèmes de retenue sont ainsi adaptés de manière adéquate à la situation de l’accident et la position du siège.

En outre, on a besoin de l’information relative à la position du siège pour le positionnement de l’approche-ceinture automatique.


Protection des occupants

Airbags frontaux

L’Audi A5 Cabriolet est, à l’échelle internationale, équipée d’airbags frontaux adaptatifs. Il est fait une distinction entre un générateur de gaz hybride du côté passager avant et un générateur à combustible solide du côté conducteur.
Les différents modes de fonctionnement des générateurs à gaz sont décrits ci-après.


Airbag côté conducteur
Détonateur 1 de sac gonflable côté conducteur N95
Détonateur 2 de sac gonflable côté conducteur N250

L’airbag côté conducteur est un générateur à combustible solide à un seul niveau de déclenchement, doté d’un détonateur externe supplémentaire.
Le détonateur 1 activé par le calculateur de sac gonflable J234 enflamme la charge d’amorçage. À l’intérieur de la capsule, la pression augmente en raison de la combustion de la charge d’amorçage, jusqu’à ce que la capsule éclate et que la charge propulsive détone via les orifices de la buse.
Si la pression du gaz généré par la combustion de la charge propulsive dépasse une valeur définie, le film ouvre les orifices de refoulement. La voie vers le sac gonflable via le filtre métallique est alors libérée. L’airbag se déploie et se remplit.

67-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

À l’intérieur du module d’airbag se trouve le détonateur 2 de sac gonflable côté conducteur N250. Il est intégré dans une unité se composant de l’embase, d’une bague de commande comportant des orifices et du boîtier répartiteur.

68-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

Tant que le détonateur 2 n’a pas été activé, les orifices de refoulement supplémentaires dans le boîtier répartiteur sont obturés par la bague de commande.
Le gaz en provenance du générateur de gaz est refoulé directement dans le sac gonflable par les orifices supérieurs du boîtier répartiteur.
Une agrafe de retenue maintient la bague de commande en position de repos. Cela évite une rotation intempestive de la bague de commande.

69-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

En fonction de la gravité de l’accident et de la position assise du conducteur, le calculateur d’airbag décide quand le détonateur 2 N250 doit être activé.
Lors de l’amorçage du détonateur 2, la pression du gaz générée repousse un axe, qui provoque à son tour la rotation de la bague de commande.
Les orifices de refoulement supplémentaire dans le boîtier répartiteur sont ouverts.
Une partie du gaz résiduel du générateur de gaz peut alors être évacuée directement à l’atmosphère. En outre, le gaz du sac gonflable peut s’échapper à l’atmosphère par les orifices du boîtier répartiteur.
Le remplissage du sac gonflable ne se poursuit pas et l’airbag peut ainsi être « adapté » aux occupants.

Les générateurs de gaz des modules d’airbag côté conducteur sont fixés, 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.

70-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg


Protection des occupants

Airbag côté passager avant
Détonateur 1 de sac gonflable côté passager avant N131
Détonateur 2 de sac gonflable côté passager avant N132

Côté passager avant, il s’agit d’un générateur de gaz hybride à un seul niveau de déclenchement, doté d’un deuxième orifice de refoulement et du détonateur correspondant.
C’est directement dans la bouteille à gaz comprimé que se trouve la charge propulsive pyrotechnique, qui est pilotée par le calculateur de sac gonflable J234.
La bouteille à gaz comprimé est remplie de gaz froid, un mélange d’argon, 95 % environ, et d’hélium, 5 % environ, soumis à une pression d’environ 400 bars.
Ce type de générateur de gaz permet de réaliser les taux de remplissage variables de l’airbag côté passager avant.

71-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.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.

72-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

Au bout d’un laps de temps bien défini, le calculateur d’airbag provoque l’amorçage du détonateur 2. Une impulsion de pression ciblée venant du détonateur 2 fait céder l’éclateur 2. Une partie du gaz résiduel contenu dans la bouteille de gaz comprimé s’échappe alors dans l’atmosphère et non plus dans l’airbag.

73-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

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

Les airbags latéraux équipant l’Audi A5 Cabriolet sont, comme sur toutes les autres décapotables Audi, des airbags tête-thorax. Le module d’airbag est intégré dans le dossier du siège avant considéré. Cela garantit un bon positionnement de l’airbag par rapport à l’occupant, indépendamment du réglage du siège.

La configuration du sac à air de cet d’airbag lui permet de protéger simultanément le corps et la tête des occupants.

74-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

Un générateur à combustible solide pyrotechnique a pour fonction de remplir le sac gonflable de gaz en cas de besoin. Le détonateur est activé par le calculateur de sac gonflable J234. La charge d’amorçage est alors amorcée et enflamme à son tour la charge propulsive proprement dite. Le gaz généré déploie et remplit le sac
gonflable.

75-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg


Protection des occupants

Rétracteur de ceintures
Détonateur 1 de rétracteur de ceinture côté conducteur N153
Détonateur 1 de rétracteur de ceinture côté passager avant N154
Détonateur de rétracteur de ceinture arrière, côté conducteur N196
Détonateur de rétracteur de ceinture arrière, côté passager avant N197

Les quatre places de l’Audi A5 Cabriolet sont équipées de rétracteurs de ceinture. Les enrouleurs automatiques de ceinture des passagers avant sont dotés de rétracteurs à bande. Aux places arrière, il est fait appel à des rétracteurs à billes.

Rétracteur à bande

Une bande métallique est enroulée autour de l’arbre de la ceinture de l’enrouleur automatique de ceinture. Les deux extrémités libres de la bande sont
reliées à l’arbre de la ceinture. L’extrémité fermée entoure, comme une boucle, le détonateur du rétracteur de ceinture.
Lorsque le détonateur est activé par le calculateur d’airbag, la pression générée agrandit la boucle de la bande métallique.
Du fait du déplacement de la bande métallique, celle-ci tire simultanément sur l’arbre de la ceinture, qui tourne alors et rétracte la ceinture de sécurité.

En vue de réduire les pertes de pression, la surface du boîtier et celle du couvercle du boîtier entre lesquelles la bande métallique se déplace sont pourvues
d’une couche de silicone.

76-audi-A5-cabriolet-retracteur-bande.jpg

Rétracteur de ceinture à billes

Le rétracteur de ceinture est entraîné par la circulation de billes.
Les billes sont stockées dans un tube réservoir. En cas de collision, le calculateur d’airbag amorce la charge propulsive.
Une fois la charge propulsive amorcée, les gaz en expansion mettent les billes en mouvement et les acheminent via un pignon dans le collecteur de billes.
Comme la bobine de la ceinture de sécurité est solidaire du pignon, elle tourne sous l’action des billes et la sangle s’enroule.

77-audi-A5-cabriolet-retracteur-ceinture-bille.jpg

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 sont 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.
L’arbre de la ceinture est conçu comme arbre à torsion et est relié à l’arbre de torsion 2 via les pignons 1 et 2. Il y a torsion des deux arbres de torsion (niveau élevé de l’effort de ceinture).

78-audi-A5-cabriolet-limiteur-effort.jpg

En fonction de la gravité de l’accident et de la position du siège, c’est le calculateur de sac gonflable 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.

79-audi-A5-cabriolet-limiteur-effort.jpg


Protection des occupants

Protection antiretournement
Électroaimant de dispositif de protection en cas de retournement, côté conducteur N309
Électroaimant de dispositif de protection en cas de retournement, côté passager avant N310

Afin de protéger les occupants même en cas de retournement du véhicule, l’Audi A5 Cabriolet est équipée d’un dispositif de protection en cas de retournement. En plus des mesures visant à renforcer la rigidité de la carrosserie, l’A5 Cabriolet est dotée d’une protection antiretournement escamotable. Une fois la protection antiretournement déclenchée, il y a création d’une zone de protection des occupants en combinaison avec les montants A.
Un capteur supplémentaire dans le calculateur d’airbag permet à l’électronique d’airbag de détecter un tonneau imminent.
En interaction avec d’autres capteurs intégrés dans le calculateur, il y a détermination de la gravité de l’accident et la protection antiretournement, la coupure de la batterie et les rétracteurs de ceinture sont déclenchés.
Il y a également déclenchement préventif du dispositif de protection antiretournement en cas de collision frontale et/ou latérale lors d’un accident grave, dès qu’un airbag est activé. Dans le cas d’une collision par l’arrière, l’activation des rétracteurs de ceinture s’accompagne de celle de la coupure de la batterie et de la protection antiretournement.

80-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

Fonctionnement

Au repos, les électroaimants de dispositif de protection en cas de retournement N309 et N310 ne sont pas alimentés en courant et maintiennent via un crochet le dispositif de protection antiretournement en position rentrée. Lorsque le calculateur de sac gonflable J234 détecte une collision ou un tonneau imminent, les électro-aimants de dispositif de protection en cas de retournement sont alimentés en courant et libèrent la protection antiretournement. Sous l’action du ressort précontraint, le dispositif de protection antiretournement met env. 0,25 secondes à sortir. Dès que la course de sortie du dispositif atteint env. 170 mm, un rail de crantage empêche son retour en position initiale. Un dispositif de protection antiretournement activé peut être déverrouillé manuellement et ramené en position initiale.

81-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg


Protection des occupants

Détonateur de coupure de la batterie N253

Le détonateur de coupure de la batterie N253 a pour fonction d’interrompre la liaison entre la batterie du véhicule, le démarreur et l’alternateur.
Le reste du réseau de bord n’est pas déconnecté de la batterie et reste donc activé.

Il est fait appel à un composant pyrotechnique, qui doit être remplacé après activation. Lors de chaque déclenchement d’airbag par le calculateur de sac
gonflable J234, il y a également activation automatique du détonateur de coupure de la batterie. Lors d’une collision par l’arrière, les rétracteurs de ceinture, la protection antiretournement et le détonateur de coupure de la batterie sont activés. Le détonateur de coupure de la batterie est également activé en cas de tonneau.

Lorsque 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 connexions.

82-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

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

83-audi-A5-cabriolet-protection-occupants.jpg

Compléments du système de protection des occupants pour des marchés spécifiques

Afin que l’Audi A5 Cabriolet puisse répondre aux exigences légales et spécifiques au marché de certains pays, le système de protection des occupants peut être 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
– 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. l’Audi Q7. Les composants ont cependant été adaptés à l’environnement dans l’Audi A5 Cabriolet.

Le système se compose pour l’essentiel des éléments suivants :
– Coussin de siège *
– Tapis de détection d’occupation du siège *
– Détecteur de pression pour détection d'occupation du siège G452 *
– Calculateur pour détection d'occupation 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 (PASSENGER AIRBAG OFF)
– Calculateur de sac gonflable 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

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 hybrides pour déclencher le système.

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