Autoscuola San Paolo

Descrizione dei principali elementi di sicurezza passiva, elementi di protezione in caso di incidente: telaio, cinture di sicurezza, airbag, poggiatesta e seggiolini.

Si definiscono sistemi di sicurezza passivi l’insieme di tutti i gli elementi che cercano di proteggere l’uomo dopo che un incidente è avvenuto. In un veicolo moderno sono tantissimi, talmente tanti che di alcuni ignoriamo persino l’esistenza. Un esempio su tutti: avete mai osservato che l’arredamento interno di un veicolo non presenta mai uno spigolo a 90 gradi? Tutte le superfici sono arrotondate. Sembra una banalità, ma al momento di una collisione provocherà meno danni l’urto contro una superficie rotonda che su uno spigolo. In questo capitolo approfondiremo gli elementi di sicurezza passivi più evidenti ed interessanti.

Il telaio è una componente essenziale per qualsiasi mezzo di trasporto, macchinario da lavoro o semplice macchina utensile. I telai sono delle strutture portanti, che definiscono la forma e la posizione delle parti necessarie dell’oggetto che costituiscono.

Telaio a traliccio o a tubi: Il telaio a tubi ha la caratteristica d’essere molto flessibile e resistente, mantenendo un ingombro minore rispetto agli altri tipi di telaio e per questo è molto utilizzato sia su moto da fuoristrada, fuoristrada e camion, perché sono mezzi che richiedono telai molto resistenti alle sollecitazioni.

Telaio stampato: Questo tipo di telai viene generalmente utilizzato per le moto, perché il costo finale è generalmente inferiore e pesa di meno, senza che questo risulti inferiore al telaio a tubi, il quale invece risulta essere tendenzialmente più costoso, soprattutto se deve essere il più leggero possibile, inoltre risulta più facile realizzare un telaio resistente con quella tecnologia.

Telaio monoscocca: I telai monoscocca si chiamano così, perché sono un tutt’uno con parte della carrozzeria e vengono utilizzati per il loro minor costo e data la minor facilità e qualità di riparazione,soprattutto sulle autovetture. La scocca è principalmente il rivestimento esterno di un mezzo, che può essere esteso nelle sue funzioni ed interagire/integrarsi con il telaio e quindi con la struttura portante del mezzo.

La scocca a sua volta può essere di due tipi:

• Scocca portante o autoportante che ha la funzione sia di sostenere le parti meccaniche (motore, cambio, trasmissione, etc.) e fungere da telaio, che svolgere funzioni estetiche (carrozzeria). Generalmente è data dalla giunzione irreversibile di più componenti.
• Monoscocca che è un particolare tipo di scocca portante creata in un unico elemento monolitico (un sol pezzo). La costruzione dei telai e delle scocche è di fondamentale importanza poichè così si determina le loro caratteristiche di resistenza.

Forma della sezione: possono essere ovali, circolari, quadrati, rettangolari, a doppia T o a C con lamierini interni d’irrigidimento; a seconda della forma utilizzata si ha una determinata riposta dalle diverse direzioni delle forze applicate.

Spessore: aumentando lo spessore si aumenta la resistenza e la rigidezza, cioè diminuiranno le deformazioni a parità di carico esterno e si potranno supportare carichi maggiori ma nello stesso tempo in caso di impatto verrà trasferita una maggiore energia agli occupanti del veicolo.

Dimensioni: aumentando proporzionalmente le dimensioni lineari del telaio la rigidezza totale diminuirà, mentre aumentando le dimensioni della sezione la rigidezza totale generalmente aumenta.

I materiali che possono essere utilizzati sono:

• Acciaio, materiale di maggiore utilizzo per i telaio dei mezzi di trasporto per telai a traliccio
• Alluminio, materiale di maggiore utilizzo per i telaio dei mezzi di trasporto per telai stampati, estrusi o fusi
• Carbonio, materiale di maggiore utilizzo in ambito sportivo
• Electron, lega di magnesio e alluminio, usato per alcune applicazioni sportive
• Ghisa, usato su alcune macchine utensili
• Plastica, ha applicazione per piccoli elettroutensili
• Titanio, materiale di maggiore utilizzo in ambito sportivo

È sempre più diffuso l’uso di sottoporre i nuovi veicoli a prove di crash test effettuate da organismi indipendenti e sovranazionali, ad esempio in Europa dall’EuroNCAP, per valutare oggettivamente il grado di protezione offerto dalle moderne autovetture. Tuttavia in molti casi, l’obiettivo di ottenere i massimi punteggi nelle prove stabilite dall’EuroNCAP devia i progettisti dallo studio di altre strutture di sicurezza non soggette ai test eseguiti da detto ente.

In ogni caso l’obiettivo di proteggere gli occupanti porta i progettisti a studiare scocche a deformazione programmata cioè con zone più elastiche in grado di deformarsi ed assorbire l’energia dell’impatto e zone più rigide (cellula di protezione).

Nella meccanica automobilistica, le cinture di sicurezza sono dispositivi ancorati all’interno del veicolo che, in caso di urto, trattengono il corpo degli occupanti legato al sedile, evitandone l’impatto contro le strutture interne e la proiezione fuori dall’abitacolo. Sono uno dei dispositivi più importanti nel campo della sicurezza automobilistica. Le cinture di sicurezza sono un’invenzione più che secolare: il primo a brevettarle fu il francese Gustave Desirè Lebeau (che le aveva denominate “bretelle di sicurezza”) nel 1903. Tuttavia le velocità non altissime delle vetture di quei tempi e i rischi di soffocamento che esse davano (all’epoca erano in cuoio) causarono la mancata diffusione dell’accorgimento. Nel 1957, facendo seguito all’esperienza degli sport automobilistici, nei quali rivestivano anche un carattere di ausilio nel sostegno del corpo per le accelerazioni laterali, esse furono però introdotte in qualche automobile, anche se furono usate più come test che per reale convinzione nei confronti dell’utilità dell’oggetto. I risultati della sperimentazione furono comunque ritenuti molto positivi e nel 1960 furono lanciate in commercio le prime cinture di sicurezza di serie. In particolare si sostenne che le cinture, se montate in maniera corretta, avrebbero ridotto drasticamente la pericolosità dell’impatto del torace col volante in caso di brusca frenata.

Nel 1973 la Francia dichiarò le cinture obbligatorie per legge. In seguito tutte le nazioni occidentali, Italia compresa, seguirono la legislazione transalpina (negli Stati Uniti d’America il primo stato a dichiararle obbligatorie fu il Massachusetts nel 1975, anche se attualmente non in tutti gli stati è obbligatorio il loro uso). La prima nazione a renderle obbligatorie al mondo fu l’Australia nel 1971.

Le cinture di sicurezza, a norma di legge, sono costituite da:

• cinghie: elementi flessibili destinati a trattenere il corpo degli occupanti. Sono costituite da una trama di fili di polimerici intrecciati.

• riavvolgitore: organo che consente di srotolare la cinghia per la lunghezza voluta bloccandola in caso di estrazione rapida.

• regolatore: accessorio delle cinture che ne consente la regolazione in altezza.
• ancoraggi: punti di attacco sulla struttura del veicolo.
• anello oscillante: strumento che consente di fissare la cintura che vi passa dentro l’ancoraggio. È generalmente costituito di acciaio con una copertura in plastica costampata e la sua deformazione plastica durante l’urto dissipa una piccola parte dell’energia;
• linguetta di chiusura: semplice strumento che serve a facilitarne il fissaggio;
• fibbia di chiusura con pulsante di sganciamento o “ramo fibbia”: dispositivo di allacciamento e slacciamento rapido (in realtà unico) che lega le cinture al punto di ancoraggio del veicolo.
• pretensionatore: è un dispositivo generalmente pirotecnico che, facendo esplodere una piccola carica pirotecnica in caso di urto, spinge un pistoncino che riavvolge la cintura (se applicato all’arrotolatore) o tira la fibbia (se applicato al ramo fibbia). Una volta entrato in funzione il pretensionatore, questo non è più riparabile e deve essere sostituito. Non si attiva se la cintura non è srotolata. Serve a bloccare il corpo dell’occupante sul sedile in posizione corretta. È importante recuperare gli errori di posizione dell’occupante (Out of Position). La forza applicata sulla cintura dal pretensionatore è chiamata Slack. Da poco è stato introdotto il pretensionatore elettrico, cioè un motore elettrico che avvolge la cintura dalla parte dell’arrotolatore. Serve per poter recuperare l’Out of Position in maniera reversibile: la cintura viene tirata solo durante l’urto e poi viene rilasciata. Al prossimo urto può essere riutilizzato senza doverlo sostituire.

Tutte le cinture di sicurezza devono essere di tipo approvato ed avere il marchio di omologazione secondo le normative stabilite dal Ministero dei Trasporti. I tipi di cinture di sicurezza che si possono utilizzare a norma di legge sono:

• subaddominale: che fascia solo il bacino ed è dotata di due punti di ancoraggio (può essere utilizzata sul posto centrale posteriore e su quello centrale anteriore se il veicolo ne è dotato);
• diagonale: Le cinture diagonali fasciano obliquamente il torace e sono dotate di due punti di ancoraggio. Esse inoltre possono essere utilizzate anche sui posti posteriori laterali;
• a tre punti: è la più diffusa nelle automobili private d’Italia e del mondo. inventate nel 1959 dal tecnico Volvo Nils Bohlin, sono costituite da una cintura subaddominale e da una diagonale (utilizzata oggi sia sui posti anteriori che su quelli posteriori);
• a bretella: costituita da una cintura subaddominale e da due bretelle. Le cinture a bretella vengono utilizzate su autoveicoli da competizioni (ad esempio vetture rally e auto da Formula 1) e per trasporto specifico di persone in determinate condizioni fisiche.

L’uso della cintura di sicurezza non deve essere trascurato in città, perché è proprio a velocità moderata che essa è in grado di evitare anche lesioni minime. Peraltro, in un urto frontale anche solo a 50 km/h, senza cintura di sicurezza un corpo impatterebbe contro il volante od il cruscotto con una decelerazione che può arrivare a 100 G : è come se il peso del coro si moltiplicasse per 100 volte!

L’airbag (a volte chiamato cuscino salvavita) è un dispositivo di sicurezza passiva installato all’interno del volante, della plancia, dei sedili o del padiglione di un’automobile per proteggere i passeggeri dagli urti in caso di incidente stradale.
L’invenzione dell’airbag è datata 1952 a cura di John W. Hetrick che ne depose il brevetto l’anno successivo. L’uso di questa protezione in campo automobilistico si fa risalire alla fine degli anni sessanta con il perfezionamento degli altri componenti necessari al suo funzionamento. Dopo prototipi presentati e testati da quasi tutte le case automobilistiche statunitensi, la prima autovettura di produzione che presentò l’innovazione fu la Oldsmobile Toronado nel 1973 seguita ben presto da altri modelli della Buick e della Cadillac.

In ogni caso la prima accoglienza del mercato non fu molto positiva e vi furono numerose controversie anche sulla valutazione dell’effettiva validità del dispositivo (molti persero la vita ma non per colpa effettiva dell’airbag ma per l’errato utilizzo che se ne fece) che venne definitivamente accettato solamente nella prima metà degli anni ottanta con la raccomandazione dell’uso sempre in unione con le cinture di sicurezza e non in loro sostituzione.

In Europa fu la Mercedes-Benz la prima a offrirlo come accessorio di lusso nei suoi modelli alti di gamma nel 1980, seguita dalle altre maggiori case del vecchio continente. Superati i dubbi sulle sue controindicazioni l’airbag è diventato in breve tempo uno dei punti qualificanti di ogni autovettura sotto il punto di vista della sicurezza automobilistica e si è diffuso man mano anche sui veicoli di minor cilindrata e sulle utilitarie. È del 2006 la prima utilizzazione dell’airbag anche in campo motociclistico e la si deve alla Honda che l’ha installato sul suo modello turismo di punta, la Honda Goldwing.

L’airbag è costituito da:

• un sensore che rileva la brusca decelerazione del mezzo causata da un impatto
• una centralina elettronica che riceve il segnale del sensore, lo elabora e invia il comando di accensione a un detonatore
• un detonatore che innesca la sostanza (azoturo di sodio contenuto in quantità variabili da 50 a 200g) contenuta nella capsula esplosiva attraverso una corrente elettrica o un urto di un puntale; la capsula esplodendo sviluppa una grande quantità di gas, nello specifico azoto, per gonfiare il contenitore (se l’airbag è di tipo pirotecnico)
• una eventuale seconda capsula (negli airbag ibridi) che contiene del gas inerte precompresso che va a gonfiare il sacco l’airbag vero e proprio, solitamente di materiale sintetico e dotato di fori nella parte posteriore per l’immediato sgonfiaggio.

Con l’accensione, si realizza un’esplosione che gonfia l’airbag mentre la testa e il torace degli occupanti si stanno spostando in avanti, decelerando il loro moto più dolcemente rispetto all’impatto con la plancia o contro lo sterzo; subito dopo comincia però a sgonfiarsi attraverso i fori posteriori del sacco, attutendo l’impatto del corpo contro il volante o contro il cruscotto senza far incorrere le vittime nel pericolo di soffocamento. Le cuciture che costituiscono l’airbag possono essere realizzate in modo da ottenere una apertura in due stadi: un’apertura più progressiva riduce la violenza dell’impatto contro l’occupante. Sull’efficacia dell’airbag influisce anche il ripiegamento del sacco.

Il poggiatesta è un elemento che, pur essendo più visto come un elemento decorativo e di comfort, è di fondamentale importanza nella sicurezza passiva in quanto, opportunamente regolato, consente di evitare pericolosi traumi alla colonna vertebrale superiore in particolare nella zona del collo.

Ad una collisione longitudinale (frontale o tamponamento) corrisponde infatti una reazione violenta sulla parte alta del busto che può essere efficacemente contrastata dal poggiatesta a condizione che la posizione di guida e la regolazione del poggiatesta sia corretta.

Il poggiatesta va sollevato finché il suo bordo superiore si trova all’altezza del margine superiore della testa; inoltre, la distanza tra la sua superficie anteriore e la testa non dovrebbe essere superiore a 10 cm. La regolazione, soprattutto in altezza, dovrebbe essere ben resistente: un poggiatesta che si abbassa semplicemente con una energica spinta dall’alto non è di qualità adeguata. Circa il 28% dei danni al collo potrebbero essere evitati con una corretta regolazione del poggiatesta.

Nella sicurezza automobilistica, il sistema di ritenuta è un dispositivo nato per evitare collisioni ed urti ai bambini in caso di incidente stradale. In Italia, il loro utilizzo è reso obbligatorio per chi trasporta ragazzi di statura inferiore al metro e mezzo e del peso inferiore a 36kgdall’articolo 172 del Codice della strada.

Esistono due tipi di ritenuta: quello universale (che viene ancorato con le normali cinture di sicurezza) e quello semiuniversale (che deve essere ancorato con attacchi addizionali previsti dal fabbricante del dispositivo).

Sono attualmente omologati in tutto il mondo quattro gruppi di ritenuta:

• Gruppo 0: per bambini da 0 a 10 Chilogrammi di peso (seggiolino);
• Gruppo 1: per bambini da 9 a 18 Chilogrammi di peso (seggiolino);
• Gruppo 2: per bambini da 15 a 25 Chilogrammi di peso (seggiolino);
• Gruppo 3: per bambini da 22 a 36 Chilogrammi di peso (cuscino).

Un bambino di età inferiore a tre anni non può salire su un veicolo se non è dotato di idonei sistemi di ritenuta per bambini! è ammesso solo sui taxi e mezzi ncc il trasporto in braccio ad una persona di almeno 16 anni.