Cinture di sicurezza

La cintura di sicurezza è un sistema di ritenuta individuale e può essere definita come una cinghia o un complesso di cinghie (Figura 2-45), facilmente

sganciabili a comando, destinata a vincolare la persona al sedile al fine di assicurarla saldamente al sedile in previsione di forti decelerazioni o di incidente.32

Figura 2-45 Cinture di sicurezza a tre punti

Il corretto uso delle cinture di sicurezza permette di ridurre di circa il 50% le conseguenze di un incidente: nessun altro sistema di sicurezza passiva è in grado di garantire un risultato del genere. È importante anticipare che l’efficacia delle cinture è massima quando l’uso è combinato con quello degli airbag, descritti di seguito. Anche nel traffico cittadino, dove si potrebbe pensare che l’uso delle cinture di sicurezza sia superfluo, si rivelano invece indispensabili: come noto, le statistiche dimostrano che la grande maggioranza degli incidenti, anche mortali, avviene proprio sulle strade urbane.

Data l’efficacia delle cinture nel ridurre le conseguenze degli incidenti, negli ultimi anni ne è diventata obbligatoria l’installazione anche nei sedili posteriori:

32 _{In generale un sistema di ritenuta deve trattenere l’occupante in modo da impedire, in} seguito ad un incidente, una sua collisione con le parti interne del veicolo; in particolare deve essere in grado di ridurre al minimo la differenza di velocità che si crea, in seguito ad una decelerazione, tra gli occupanti e le parti interni del veicolo. E’ interessante osservare che per ridurre questa differenza si può e si deve agire anche realizzando strutture (telai e paraurti) a deformazione programmata e controllata.

si è, infatti, osservato che in seguito ad urti violenti anche i passeggeri seduti sui sedili posteriori possono andare ad urtare contro il parabrezza del veicolo con conseguenze facilmente immaginabili.

Le cinture di sicurezza sono studiate per gli adulti per cui nel caso i passeggeri siano bambini la protezione non è sufficiente e vengono utilizzati appositi seggiolini con proprie cinture vincolati all’interno dell’auto sopra ai sedili.

Negli anni le cinture hanno beneficiato di vari miglioramenti: i più importanti sono l’arrotolatore e il pretensionatore.

Il primo ha reso molto più pratico l’uso delle stesse poiché senza questo dispositivo l’utilizzatore sarebbe bloccato sul sedile. La cintura, infatti, scorre su un rullo arrotolatore e se viene mossa lentamente si svolge dal rullo permettendo libertà di movimento mentre, se abbiamo un movimento impulsivo, un dispositivo blocca il nastro e il passeggero viene trattenuto. In particolare esistono due tipologie di arrotolatore a blocco inerziale: il primo tipo è sensibile all’accelerazione con cui si svolge il nastro, il classico dispositivo che si blocca se si “strattona” la cintura, il secondo è invece sensibile alla decelerazione della vettura le moderne vetture vengono normalmente dotate di entrambe le soluzioni a fini cautelativi nel caso in cui uno non dovesse intervenire.

Il pretensionatore è invece un sistema attivato da un sensore ed è posizionato nell'attacco della cintura vicino il pianale della vettura: quando il veicolo urta violentemente un ostacolo, questo dispositivo entra in funzione in pochi millesimi di secondo e tende la cintura così da recuperare i giochi e impedire l’avanzamento del passeggero verso il cruscotto e il parabrezza, evitando anche il ritardo di risposta che si ha nei sistemi classici; è stato infatti osservato che un eccesso di lunghezza della cintura di 10 cm (slack) comporta un aumento della decelerazione del busto da circa 40g a 55g con possibili conseguenze letali. L’intervento del pretensionatore permette inoltre di ridurre il pericoloso effetto “submarining”, la tendenza cioè a scivolare verso il basso durante la decelerazione, oltre a ridurre anche il pericoloso effetto di urto del passeggero con il cuscino dell’airbag.

Normalmente il pretensionamento della cintura viene realizzato tramite una piccola carica di esplosivo, tuttavia nelle ultime versioni è previsto anche un pre- pretensionatore costituito da un motore elettrico che, mediante dei sensori pre- crash, viene attivato meno di un decimo di secondo prima dell’impatto in modo da tendere la cintura prima dell’impatto recuperando i giochi dovuti ad esempio agli abiti. I vantaggi di questo sistema sono diversi ed in particolare (Salami 2004):

• essendo il pre-pretensionatore reversibile può essere attivato in via cautelativa anche nei casi “dubbi” senza comportare i costi per la carica di esplosivo del dispositivo classico;

• il pre-pretensionatore può essere attivato non solo in caso di incidente ma anche per fornire al conducente la sensazione di guida sportiva “serrandolo” al sedile ad esempio durante la percorrenza di una curva al limite;

• attivandosi temporalmente in serie con la carica pirotecnica, si riduce il carico impulsivo sul torace del passeggero; questo effetto è evidente nella figura seguente in cui viene effettuato il confronto tra tutte e tre le soluzioni descritte.

Figura 2-46 Effetto del pretensionatore sulle forze di ritenuta

L’uso delle cinture, infatti, può comportare facilmente lesioni (addominali, vertebrali o fratture costali) a causa delle forze di ritenzione (che possono arrivare a 9000N), per cui l’evoluzione di questi sistemi va anche nella direzione del controllo della forza esercitata sui passeggeri in funzione delle caratteristiche dell’urto.

Un altro sistema che a tal scopo prevede due differenti soglie di intervento del pre-tensionatore è quello della Autoliv che presenta un limitatore definito a due marce, infatti, nei primi istanti dell’impatto, quando la forza di ritenuta è esercitata dalla sola cintura di sicurezza, il limitatore è in prima marcia (in Figura 2-47) si vede che la cintura è solidale al diametro maggiore della barra di torsione,

mentre quello minore non viene sollecitato perché sui suoi estremi viene esercitata la stessa coppia).

Figura 2-47 Pretensionatore adattivo Autoliv

Quando, invece, all’azione della cintura si somma anche quella dell’airbag, tramite una piccola carica pirotecnica si sblocca anche la barra di torsione a diametro minore che può deformarsi maggiormente (anche plasticamente) in modo da ridurre l’azione di ritenuta. Si ottiene così un andamento del carico sul passeggero come quello rappresentato in Figura 2-48 (in funzione

dell’allungamento della cintura).

Figura 2-48 Livello di carico esercitato sul passeggero dal limitatore di carico

Il momento di attivazione della carica deve essere regolato dalla centralina che per regolarne l’intervento deve essere in grado di stimare l’entità dell’impatto mediante i sensori accelerometri e pre-crash descritti in seguito.

Le cinture di sicurezza (così come gli airbag) vengono testate sia durante i classici crash test in cui viene coinvolta l’intera vettura che mediante degli appositi simulatori di urto (Figura 2-49).

Figura 2-49 Simulatore d’urto per testare i sistemi di sicurezza passiva