Sicurezza degli airbag: cosa fanno i produttori?

L'introduzione degli airbag frontali su alcune vetture di normale produzione risale in Europa alla metà degli anni '80 sebbene già nel 1973, negli USA, si registrano le prime applicazioni su modelli di prestigio. Oggi a distanza di 40 anni, i moderni airbag sono in grado di proteggere gli occupanti anche quando questi assumono posizioni sbagliate o guidano molto vicini al volante. Tuttavia ancora oggi non vengono svolti test specifici per chi indossa gli occhiali o fa uso della pipa. Di questi e altri argomenti ne abbiamo parlato con gli ingegneri TRW, leader mondiale dei sistemi di sicurezza per il settore automotive.

LA SOLA CINTURA NON SUFFICIENTE – Partendo da un po' di storia, è bene ricordare che l'airbag è nato per superare i limiti di ritenuta offerti dalle sole cinture di sicurezza anche se di tipo evoluto a 3 punti con pretensionatore (introdotto successivamente), ferma restando l'insostituibile validità delle cinture ai fini della sicurezza degli occupanti di un veicolo (l'airbag, infatti, è un sistema aggiuntivo rispetto alle cinture di sicurezza). Detti limiti sono riassumibili principalmente nel rischio, in caso di urto frontale, di impatti della testa contro volante o parabrezza, degli arti inferiori contro le parti interne del veicolo, nelle potenziali lesioni al torace per eccesso di ritenuta delle cinture. Inoltre resta in parte insoluto il fenomeno del “submarining” (scivolamento dell'occupante in urto frontale per insufficiente ritenuta addominale della cintura). La normativa USA FMVSS 208 inizialmente prevedeva che l'airbag fosse efficace anche per gli occupanti privi di cintura, in urti frontali a 50 Km/h contro barriera fissa entro un cono di 30° sia a dx. che a sx.. Ciò ha comportato, per molti anni, la produzione di airbag “full size” di notevole volume (fino a 80 litri per il conducente e fino a 200 litri per il passeggero). Nello stesso periodo, in Europa, si affermava invece una filosofia costruttiva opposta, con sacchi airbag di volume molto più limitato (40 litri per guidatore e 60-90 litri per il passeggero), partendo dal presupposto che l'airbag deve contribuire all'azione di trattenimento della cintura di sicurezza, il cui uso viene reso pertanto obbligatorio.

UNIFICAZIONE VOLUMI USA-EUROPA – Ben presto negli USA ci si rese conto che sacchi così voluminosi (e le relative potenti cariche necessarie per attivarli) potevano essere controproducenti e lesivi nei casi in cui il guidatore o il passeggero si trovassero in posizione non corretta al momento dell'attivazione degli airbag. Tale condizione, definita in gergo “out of position“, comprende varie casistiche tra cui la posizione delle braccia, l'eccessiva vicinanza al volante, il sedile bambino montato contromano con airbag attivo, ecc. Per conseguenza, negli USA si è proceduto ad una riduzione dei volumi degli airbag frontali, mentre in Europa ad un aumento dei volumi iniziali, arrivando ad una sostanziale unificazione dei valori intorno ai 50-60 litri per il guidatore e 90-120 litri per il passeggero. Peraltro, giova ricordare che fino ai primi anni '90 qualche costruttore aveva adottato soglie di attivazione differenziate tra guidatore e passeggero, con soglie di “no fire” più alte per il passeggero.

AIRBAG A DOPPIO STADIO – Successivamente, per ridurre i rischi collaterali all'esplosione degli airbag, sono stati introdotti airbag a doppio stadio in grado di modulare l'energia di attivazione e di conseguenza la quantità di gas immesso nel sacco, in funzione degli input provenienti dai sensori che registrano l'entità degli urti e la tipologia degli occupanti. Questi sistemi, abbinati a cinture di sicurezza dotate di limitatori di carico e pretensionatori, riducono ulteriormente i rischi connessi all' “out of position” ed al “submarining” per urti che comportano modesti valori di decelerazione, ma non li eliminano del tutto. In tempi più recenti sono apparsi gli airbag a protezione delle ginocchia del guidatore, la cui attivazione è abbinata agli airbag frontali.

I PRIMI AIRBAG LATERALI – Agli inizi degli anni '90 vengono introdotti i primi airbag laterali a protezione della zona toracica. Essi sono alloggiati nel pannello porta o più comunemente nella parte esterna dello schienale dei sedili. Si tratta di airbag piccoli (circa 6 litri di volume) di tipo “ibrido” con carica gassosa sotto pressione. Dopo qualche anno sono apparsi anche gli airbag laterali a protezione della testa, cosiddetti “a tendina” alloggiati all'interno del rivestimento laterale del sottotetto. L'attivazione di tali airbag è spesso abbinata a quella dei laterali a livello torace.

NUMEROSI I CASI DI “NO-FIRE” – Attualmente, come risulta dalle segnalazioni degli utenti e dal contenzioso tra questi ultimi e le Case costruttrici (vedi ns. sezione Apertura difettosa airbag e airbag che non si aprono ed articoli relativi), esiste una casistica non indifferente in cui la situazione attesa di “no fire” (ovvero di non attivazione degli airbag), non viene rispettata, pur in assenza totale di rischi di lesioni per gli occupanti alla luce di impatti (e relativi danni al veicolo) di modestissima entità. In questa tipologia anomala rientrano anche le frequenti sollecitazioni (rough road) subite dalle ruote a causa di buche stradali, dossi, binari, marciapiedi, ecc. che in linea teorica, non dovrebbero essere causa di attivazione degli airbag. In questi casi di attivazione inutile ed indesiderata degli airbag, si può ipotizzare che il fabbricante abbia scelto, per eccesso di prudenza, una soglia di attivazione del sistema di ritenuta troppo bassa. Al contrario, esistono anche casi di mancata attivazione airbag a fronte di urti frontali o laterali, relative decelerazioni e lesioni fisiche degli occupanti, assolutamente importanti. Nell'ambito di questa casistica, che coinvolge la sicurezza degli utenti, spiace dover rilevare una diffusa indifferenza, non collaborazione e talvolta ostilità da parte delle Case nelle verifiche stragiudiziali congiunte dei singoli veicoli coinvolti (vedi partecipazione di SicurAUTO.it al programma RAI 3 “Codice a Barre” dedicato alla problematica airbag). Anche i capottamenti (rollover) costituiscono attualmente una criticità ancora insoluta per l'assenza di specifici sensori che misurino, al di fuori delle situazioni di “no fire”, le variazioni di inclinazioni e i bassi valori di decelerazione che si verificano in questi casi.

A TU PER TU CON TRW – Al fine di fare il punto sullo stato dell'arte dei sistemi airbag, abbiamo posto alcune domande, scaturite dai quesiti più frequenti dei nostri lettori, ai tecnici TRW:

Quali contromisure TRW adotta nei test “out of position” sugli airbag frontali, laterali, ginocchia e a tendina?

Oggi esiste un solo regolamento (USA FMVSS208) che fornisce delle prescrizioni univoche per l' ‘out of position' degli airbag frontali guidatore e passeggero, ed è mirato a salvaguardare gli occupanti potenzialmente più sensibili (5% lato guida, bambini di 1, 3 e 6 anni lato passeggero). Ogni costruttore può prevedere nell'ambito delle proprie strategie differenti approcci all'argomento. Da parte di TRW sono disponibili numerose soluzioni tecniche per mitigare il rischio, quali ad esempio:

• Controllo dell'energia dell'airbag in funzione della severità di urto (tramite generatori di gas multistadio abbinati a centraline dotate di algoritmi di crash severity);
• Dimensionamento dei generatori di gas mediando tra le opposte esigenze di rapidità di gonfiaggio e di bassa aggressività;
• Posizionamento opportuno dell'airbag e tecniche di apertura tali da ridurre l'interazione con l'occupante;
• Tecniche di piegatura che favoriscono il dispiegamento del cuscino tali da ridurre i carichi di interazione con l'occupante;
• Presenza di soluzioni tecniche che consentono all'airbag di liberare il gas dal cuscino qualora questo interagisca con un occupante non correttamente posizionato.

C'è ancora oggi il rischio di ferite durante l'apertura dell'airbag lato guida in caso di persone basse o sedute troppo vicino allo sterzo?

Per sua funzione l'airbag deve posizionarsi di fronte all'occupante nel giro di pochi ms. Le velocità e le pressioni che devono essere sviluppate sono molto elevate ed un margine di rischio è sempre presente. Sono disponibili soluzioni tecniche per mitigare il rischio, ad esempio:

• controllando l'energia dell'airbag in funzione della severità di urto (tramite generatori di gas a doppio stadio abbinati a centraline dotate di algoritmi di crash severity);
• favorendo il dispiegamento del cuscino con tecniche di apertura del coperchio e di piegatura particolari, in modo da ridurre i carichi di interazione qualora il cuscino interagisca nelle fasi iniziali di gonfiaggio con l'occupante.

Tali soluzioni sono adottate per applicazioni destinate al mercato nord americano, in cui la protezione in tali eventi è normata (regolamento FMVSS 208, occupante 5% posizionato con mento o torace contro il volante). Per applicazioni destinate ad altri mercati l'applicazione di tali soluzioni tecniche è molto più limitata e definita direttamente dal costruttore veicolo. Va comunque tenuto in conto che i casi di pericolosità conosciuti si riferiscono fondamentalmente ad applicazioni per il nord America nel periodo in cui i regolamenti prescrivevano la protezione con airbag di occupanti non cinturati. In Europa, in cui le prescrizioni sono di utilizzo in abbinamento alle cinture non è nota una casistica di eventi critici.

C'è il rischio di ferite su persone che portano occhiali da vista o da sole? Realizzate dei test specifici? Avete dei consigli su quale tipo di montature è consigliabile avere?

Nel caso di utilizzo degli occhiali non si può escludere totalmente la presenza di rischi in caso di attivazione dell'airbag. Va comunque considerato che durante la fortissima decelerazione che precede la ritenuta del cuscino, è da attendersi che gli occhiali non rimangano sul viso e siano proiettati in avanti. Anche in questo caso non è nota una casistica di eventi critici.

Ci sono pericoli per i fumatori (con sigaretta o pipa in bocca)?

Per la pipa valgono le stesse considerazioni fatte per gli occhiali, mentre per la sigaretta, si può ragionevolmente ritenere che i rischi potenziali siano solo legati alla salute ed alla scarsa attenzione nella guida.

Se mentre si apre l'airbag si ha la mano sull'estremità superiore del volante, o peggio una mano sul modulo del cuscino (come per suonare il clacson), che rischi ci sono?

La mano subirà una fortissima accelerazione legata all'apertura dello sportello e del cuscino. In casi particolarmente sfortunati la mano stessa potrebbe essere lanciata contro il viso (i tempi in gioco non consentono una reazione attiva dell'individuo). E' certamente possibile l'occorrenza di eventi traumatici delle parti coinvolte.

Se un passeggero/bambino ha la testa appoggiata al finestrino mentre si gonfia l'airbag laterale a tendina, o il testa/torace, cosa accade?

E' disponibile un protocollo di prova per tale tipo di eventi a cui il costruttore veicolo può fare riferimento.

Vengono eseguiti test specifici con seggiolini del gruppo 1 o 2-3 (rialzi) posizionati fronte marcia sul sedile passeggero? Il consiglio di TRW è di disattivare l'airbag sempre, anche se si porta il sedile passeggero tutto indietro?

Anche questo quesito ricade in ambito del veicolo completo. Ci risulta che prove di questo tipo vengano effettuate con sistemi di ritenuta per bambini posizionati sul sedile posteriore. Data l'estrema variabilità delle configurazioni possibili con i seggiolini, in termini di posizionamento, inclinazione, utilizzo delle basi e delle maniglie di sostegno, è molto difficile dire se vi sia interazione o meno tra bambino ed airbag, nel caso in cui il seggiolino sia posizionato su sedile anteriore, fronte marcia ed arretrato. Data l'assenza di dati certi sulla utilità dell'airbag in tale caso, lo scrivente ritieno comunque opportuno disattivarlo.

Qual è la durata garantita degli airbag prodotti sino a 10 anni fa e di quelli più recenti?

Non sono state introdotte, negli ultimi anni, significative novità da parte dei costruttori nei protocolli di prova mirati a verificare la durata nel tempo del prodotto. A seguito dell'aumentata confidenza raggiunta negli anni alcuni costruttori hanno potuto estendere la durata garantita del prodotto.

Esistono specifici test comparativi tra airbag nuovi e “vecchi”?

Sugli airbag sono normalmente condotti differenti tipi di test. Non vi sono test specifici definiti allo scopo.