Airbag .pdf



Nom original: Airbag.pdfTitre: HKSE-Beruf08_Lehreinheit_08_3_2_12Auteur: Management Partner GmbH / Heinestrasse 41a / 70597 Stuttgart

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Elève

Orientation professionnelle
Mécatronicien pour véhicules à moteur

08.3.2.12
1 - 11
Date:

1. Titre de l' U.E. : Airbag
2. Matière/ Classe
3. Thèmes des
séquences
de cours

:

Technologie, 3ème année de formation

: 1. Bases de l'airbag
2. Systèmes d'airbags
3. Commande de l'airbag
4. Appareils de commande de l'airbag
5. Limiteur de tension et tendeur de ceinture

Enseignant

Orientation professionnelle
Mécatronicien pour véhicules à moteur

08.3.2.12
1 - 15
Date:

1. Titre de l' U.E. : Airbag
2. Matière/ Classe
3. Thèmes des
séquences
de cours

:

Technologie, 3ème année de formation

: 1. Bases de l'airbag
2. Systèmes d'airbags
3. Commande de l'airbag
4. Appareils de commande de l'airbag
5. Limiteur de tension et tendeur de ceinture

4. Pré requis

: Electronique des véhicules à moteur
Structure des véhicules à moteur

5.Introduction

: Quand un airbag doit-il se déclencher lors d'un choc? Les
systèmes d'airbags doivent contribuer au rôle protecteur de la
ceinture à trois points et non la remplacer. Par conséquent,
l'airbag n'est déclenché que s'il peut jouer un rôle protecteur en
raison de la violence du choc.

Objectifs visés
Niveau d'exigence

Capacités

L'élève devrait savoir:
- connaître le déclenchement et la structure de l'allumage de l'airbag
- nommer les systèmes d'airbags
- expliquer l'application de la commande d'airbag et de l'appareil de commande
d'airbag
- décrire le limiteur de tension et le tendeur de ceinture

Durée:
3 heures

Savoir

Exigences
Aides pédagogiques:
Systèmes de commande d'airbag, appareil de commande d'airbag, modèle
d'airbag, indications et consignes de constructeurs, modèle de limiteurs de
tension et de tendeurs de ceinture

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L'Airbag

Elève

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1. Bases de l'airbag

RENAULT

Les airbags réduisent le risque de blessures graves à
la tête et au torse lors de collisions sérieuses. Lorsque
le choc correspondant à la valeur de déclenchement
est enregistré, l'appareil de commande de l'airbag
déclenche un générateur de gaz. Ce gaz remplit les
airbags qui sont situés sur le volant et dans la planche
de bord du côté passager (airbags frontaux) en
l'espace de 30 à 40 millisecondes. Es airbags activés
réceptionnent la tête ainsi que la partie supérieure du
corps et répartissent la charge sur la plus grande
surface possible. Déjà après 120 ms. le gaz s'échappe
et le sac d'air se dégonfle.

Le mouvement réduit du cou et de la nuque contribue à amoindrir les blessures. La sécurité
optimale n'est assurée que si les passagers sont correctement attachés, car le tendeur de
ceinture et l'airbag forment un système de sécurité homogène.
En plus des airbags frontaux, on monte aussi des
airbags latéraux dans les véhicules. L'airbag latéral
pour conducteur et passager protège la tête et l'espace
costal des occupants lors d'un choc latéral.

Audi

Airbags frontaux

1.1 Déclenchement et processus d'activation de l'airbag
-

Airbag latéral

Le véhicule touche le mur de crash à l'instant "zéro".
25 ms plus tard, le capteur électronique active l'amorce du module conducteur.
Après 30 ms., le couvercle du module conducteur est arraché et l'airbag se gonfle.
Après environ 55 ms., l'airbag conducteur est entièrement gonflé et le conducteur y plonge.
Après 85 ms; le conducteur est plongé au maximum dans l'airbag et commence à s'écarter
du volant.
- L'allumage de l'airbag passager te le déplacement de ce dernier vers l'airbag s'effectue
environ 10 ms. plus tard étant donné que le passager a une distance plus importante à
parcourir jusqu'au tableau de bord.
- Après environ 150 ms. l'ensemble du déroulement de l'accident est achevé, les occupants se
retrouvent dans leur position de départ et les deux airbags sont quasiment vidés.

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Processus de déclenchement

Lorsque l'appareil de commande reconnaît un crash dans un
angle de 30° par rapport à l'axe longitudinal, les airbags
respectifs sont déclenchés en relation avec le capteur de
sécurité et l'équipement du véhicule.

60°

Si le crash se fait sur le côté avant, à environ 60° de l'axe
transversal et en direction de l'axe longitudinal, les airbags
frontaux et latéraux du conducteur et du passager sont
déclenchés.
Lorsqu'une accélération est constatée par les capteurs latéraux
et confirmée par le capteur de sécurité, seuls les airbags
latéraux sont déclenchés.

BMW

Le déclenchement s'effectue par l'allumage d'un propulseur
pyrotechnique. Les gaz de combustion générés gonflent
l'airbag. La vitesse de combustion de l'azide de sodium est
d'environ 4700 m/s et une température d'environ 400°C à
500°C se dégage.

2. Systèmes d'airbags
Unité airbag à générateur de gaz pyrotechnique
La plupart des générateurs de gaz utilisés jusqu'à présent sont équipés de combustibles
chimiques solides, qui ont été essentiellement fabriqués à base de nitrocellulose ou d'azoture
de sodium NaN3. Le générateur de gaz contient la quantité exacte définie d'un combustible
solide. Lors de la combustion la quantité définie de gaz nécessaire au remplissage de l'airbag
est libérée en un temps très court.
Lors de l'activation de gaz primaires, apparaissent essentiellement de l'azote mais aussi de CO et
des oxydes d'azote ainsi que des substances alcalines solides.
Structure
- Boîtier
- Filtre métallique
- Propulseur solide en pastilles
- Amorce à filament à pastille fulminante
Boîtier

Filtre métallique

Amorce à
filament
combustible solide

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4

Unités airbag à générateurs de gaz hybrides
Les générateurs hybrides sont constitués d'une part d'un récipient sous pression contenant du
gaz comprimé ou, le cas échéant, des fluides, d'autre part d'un ensemble pyrotechnique servant
à dissoudre et à réchauffer le gaz sortant . Une bouteille sous pression sert de récipient aux
gaz. Lors de l'allumage le propulseur ouvre la membrane fermant le récipient, ce qui permet au
gaz comprimé (azote ou mélange argon hélium) de gonfler l'airbag. Ainsi il n'y a pratiquement
aucun résidu de combustion.
Bornes pyrotechniques de batterie de sécurité
Différents fabricants utilisent aussi des bornes pyrotechniques de batterie de sécurité. Celles-ci
contiennent aussi un micro générateur de gaz qui correspond en gros aux générateurs de gaz
pour modules de tendeurs de ceinture.
Reconnaître les véhicules utilisant la pyrotechnique
Chaque véhicule équipé d'airbags est marqué du signe SRS (Supplemental Restraint System)
sur l'airbag. Sur le tableau de bord on trouve aussi une lampe de contrôle qui s'allume
rapidement dès que l'on met le contact.

3. Commande d'airbag

BOSCH
BOSCH

La commande d'airbag active les airbags et les
tendeurs de ceintures. A l'aide de deux capteurs
placés à l'avant du moteur le système détecte très
tôt la gravité d'un choc frontal. Les informations du
capteur de crash central garantissent une grande
sécurité de décision.

Une commande d'airbag dispose de deux capteurs d'accélération intégrés dans la zone
déformable. Ces capteurs, nommés capteurs Upfront, émettent des signaux à partir desquels
l'appareil de commande calcule très précisément et très vite l'absorption d'énergie ainsi que la
vitesse de déformation du véhicule lors d'un crash: déjà après 15 ms il apparaît s'il s'agit d'un
choc léger sans activation des airbags ou d'un crash critique avec déclenchement des
systèmes nécessaires de sécurité passive.
Un choc latéral est détecté grâce aux capteurs de crash latéraux dont les signaux sont analysés
quant à leur vraisemblance dans l'appareil de commande de l'airbag en même temps que ceux
du capteur centrale concept garantit un déclenchement rapide des airbags latéraux pour la
protection de la tête et du torse. Ainsi les passagers sont protégés de façon maximale lors d'un
choc latéral.

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Commande d'airbag (Ets. BOSCH)

1) Appareil central de commande
d'airbag
2) Capteurs crash latéral
3) Capteurs Upfront

Electronique/capteurs BOSCH
Déclencheurs
Dispositifs de retenue

4. Appareil de commande de l'airbag
L'appareil central de commande contient des
capteurs pour le déclenchement de l'airbag. Jusqu'à
six capteurs extérieurs fixés à des points clé du
signal logique se chargent, en liaison avec l'appareil
central de commande, du déclenchement ciblé et
rapide du système de retenue.
Le déclenchement de l'airbag s'effectue quand le
système mesure une accélération ou une
décélération dépassant les valeurs préétablies.
Si les valeurs d'accélération ou de décélération
restent en deçà du seuil donné au système, aucun
déclenchement de s'effectue.
Appareil de déclenchement BOSCH

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6

4.1 Appareil de commande d'airbag à capteurs de renversement intégrés
Déclenchement des tendeurs de ceintures et des airbags rideaux latéraux.
L'appareil de commande d'airbag à capteurs de tonneaux intégrés reconnaît très tôt les
renversements du véhicule. Ceci garantit que le dispositif de sécurité comme le tendeur de
ceinture, l'airbag rideau latéral et l'arceau de sécurité soient activés à temps et que le risque de
blessure soit ainsi diminué;
Le concept est basé sur les informations d'un capteur d'impulsions de rotations et de deux
capteurs d'accélération qui sont intégrés à l'appareil central de commande d'airbag. Le capteur
d'impulsions de rotations détermine, d'après le principe du gyroscope, la vitesse de rotation
autour de l'axe longitudinal du véhicule; en plus, les capteurs d'accélération mesurent
l'accélération latérale et en hauteur du véhicule. L'algorithme principal évalue l'impulsion de
rotation. Avec les valeurs de mesure des capteurs d'accélération on peut reconnaître, d'une
part, le type de renversement, d'autre part, ces valeurs servent de contrôle de vraisemblance.

Combinaison de
capteurs de
rotation et
d'accélération

BOSCH

Si l'algorithme d'impulsion de rotation reconnaît un tonneau, les dispositifs de sécurité ne seront
activés que s'il y a déblocage par le contrôle de vraisemblance. Les capteurs traités en surface
à la micro céramique de silicium remplissent les exigences de la construction automobile : ils
sont stables aux variations de température et se distinguent aussi bien par leur grande
robustesse mécanique que par une grande durée de vie. De plus, en tant que petites unités
plastifiées, ils trouvent facilement à se loger dans des appareils de commande compacts.

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4.2 Structure et fonctionnement de l'appareil de commande d'airbag
Structure
L'appareil de commande d'airbag (appareil de commande d'airbag centralisé = CAC) et de
capteurs externes. La CAC est un appareil de commande qui sert à la protection passive des
passagers. Elle assure le déclenchement de systèmes de retenue (airbags frontaux et latéraux,
tendeurs de ceinture) lors de crash ainsi que l'auto surveillance.
Composants CAC
Alimentation +
Masse

Airbag conducteur 1
Airbag conducteur 2
Circuit d'allumage programmé1

Airbag passager 1
Airbag passager 2
ROS conducteur
Airbag lateral av. gauche1

ROS & RASE passager
Airbag lateral av. gauche 2
ROS arr. Gauche & milieu

Airbag latéral av.droit 1

CAC

Airbag latéral av.droit 2

ROS arr. droite
Airbag lateral arr. gauche

TS conducteur
TS passager

Airbag lateral arr. droit

TS arr; centre

Tendeur conducteur

TS arr. gauche
Tendeur passager
TS arr. droite
Tendeur arr. milieu
Assistant gauche
Circuit d'allumage programmé 2

Assistant droite
Tendeur arr. droit
Capteur cV

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Schéma d'ensemble "structure interne CAC."
Exemple de schéma

Batterie +
Réserve
d'énergie

AS
IS

Etage final
EA
x2

RS
x2

Calculateur

A
Etage final

AS

EA

RS

EA

RS

Batterie -

Calculateur

Auto surveillance (contrôle marche des calculateurs, peut bloquer les étages finaux
Surveillance des composants
Cheminement du signal

EA

Enregistreur d'accélération

RS

Régénération du signal

A

Amorce

IS

Interrupteur de sécurité pour déclenchement frontal

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Réserve d'énergie pour chaque circuit d'allumage et pour l'autarcie du système

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Fonctions de l'appareil central de commande d'airbags (CAC)
Les principales fonctions de la CAC peuvent être classées dans les domaines suivants:
- Reconnaissance de crash et détermination du moment d'allumage de l'amorce
- Déclenchement des étapes d'allumage en cas de crash
- Excitation des sorties de crash
- Auto test de surveillance permanente du système et indication d'erreur avec mémorisation
permanente des erreurs et du moment de la panne.
Fonction de la CAC lors de l'allumage
- Lors de chaque enclenchement de l'allumage un auto test du système est effectué. A la fin
du test, la lampe témoin de panne s'éteint et indique par là que le système est opérationnel.
- Surveillance de la périphérie connectée quant à l'adéquation avec l'équipement programmé
(verrouillage de ceinture, tendeur de ceinture, airbag conducteur, etc.)

Domaines de fonctionnement et exigences pour l'appareil de commande d'airbags
- Les valeurs d'accélération et la détection de renversement sont saisies en 2 dimensions.
- Le disjoncteur est monté en série sur l'amorce pour empêcher un déclenchement par erreur.
Le déclenchement du tendeur de ceinture s'effectue par le questionnement du disjoncteur
fermé et l'utilisation des étapes finales après le dépassement du seuil de déclenchement.
- Lors de l'auto test des éléments internes à l'appareil de déclenchement importants pour
l'allumage (enregistreur d'accélération, étages de sortie, réserves d'énergie etc.), les erreurs
et la durée de défaillance sont mémorisées. Pendant l'auto test, l'appareil de déclenchement
de l'airbag garde ses facultés de diagnostic. En général, l'auto test dure entre 4s. et
maximum 28s.
- Après avoir été qualifiées, les erreurs sont signalées par la lampe témoin. Pour les erreurs
suivantes: sous tension, lampe témoin, RASE et ROS ainsi que ROS conducteur et arrière,
bouclage de ceinture et erreur de transmission de la CAC-A, la lampe témoin s'éteint après
que le compteur d'erreurs se soit remis à zéro. Pour cela la lampe témoin reste allumée
pendant au moins 4s.
- Le type d'erreur et la durée peuvent être édités et résolus par l'interface de diagnostic après
communication du diagnostic.
- Tous les télégrammes de crashs mémorisés et les erreurs internes à l'appareil de
commande ne peuvent être effacés, après que les appareils aient été verrouillés, que par le
constructeur du véhicule ou de l'appareil à l'aide d'un logiciel spécial;
- Après le montage de la CAC dans le véhicule et le raccordement des fiches, les résultats
des examens en cours doivent être lus à l'aide de l'interface de diagnostic.
- Les valeurs d'accélération mesurées par des capteurs électroniques et les valeurs qui en
découlent permettent à la CAC d'établir si le seuil de déclenchement des tendeurs de
ceintures, des piles d'airbags ou d'excitation des sorties de crash est atteint.

Enseignant

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- Au cas où la surveillance constate un défaut par lequel un déclenchement involontaire
pourrait être provoqué, la lampe témoin s'allume et les différents transistors d'étages finaux
sont activement verrouillés.
- Pour le déclenchement de l'airbag frontal et des tendeurs de ceintures, on tient compte de la
vitesse, c'est-à-dire du déplacement des capteurs. Pour le déclenchement des airbags
latéraux un contrôle de vraisemblance est effectué.
- Un déclenchement des étages d'allumage de l'airbag s'effectue dès que le seuil de
déclenchement pour l'allumage de l'airbag est dépassé. Si le contrôle de bouclage des
ceintures n'est pas programmé, les airbags frontaux sont toujours allumés lors du
dépassement du second seuil frontal. Si le contrôle de bouclage des ceintures est
programmé, les airbags sont excités en liaison avec la réponse du contrôle de bouclage. Les
côtés conducteur et passager sont traités séparément.
- Le déclenchement des étapes des tendeurs de ceintures s'effectue dès que le seuil de
déclenchement pour l'allumage des ceintures est franchi.
- Lors d'un choc arrière, les tendeurs de ceintures sont activés lors du dépassement du
premier seuil arrière.
- Si, en tenant compte de tous les paramètres, le seuil de déclenchement correspondant est
franchi, les étapes d'allumage des différents tendeurs de ceintures et d'airbags sont
déclenchées, les sorties de crash sont excitées et le télégramme de crash est enregistré
dans la mémoire correspondante.
- Tous les airbags, la sortie digitale de crash, la mémoire de crash ainsi que les capteurs
extérieurs disposent d'une réserve d'énergie. Cette réserve d'énergie garantit que 5 amorces
d'airbags puissent être allumées simultanément en l'espace de 150 ms. après la chute de
tension. La réserve d'énergie est conçue de telle manière qu'un allumage sous des
conditions caractéristiques (Ubatt= 13,5 Volts, résistances du circuit d'allumage = 2,2 à 3,5
Ohm) soit directement possible.
4.3

Abréviations (francisées) dans la technologie de l'airbag
(l'abréviation originale allemande est donnée entre parenthèses)

ABC
ABS
RASE
CA
PA
TS
RS
ROS
RPS
IS
AS
CAC
CAC A

Active Body Control
Système anti blocage
Reconnaissance automatique de siège d'enfant (AKSE)
Capteur d'accélération (BA)
Passager avant (BF)
Tendeur de ceinture (GS)
Régénération du signal (SA)
Reconnaissance d'occupation de siège (SBE)
Reconnaissance de présence de siège (SEE)
Interrupteur de sécurité (SS)
Auto surveillance (SÜ)
Commande d'airbag centralisée (ZSG)
Commande d'airbag centralisée A (ZSG A)

Enseignant

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L'Airbag

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5. Limiteurs de tension et tendeurs de ceintures
Les tendeurs de ceintures sont déclenchés par
l'appareil de commande d'airbags à l'aide d'un
générateur de gaz. Le tendeur de ceintures a un
seuil de déclenchement plus bas que l'airbag, c'està-dire qu'il peut éventuellement se déclencher lors
d'une collision qui est insuffisante pour le
déclenchement de l'airbag frontal.
Lors du déclenchement, les tendeurs pré tendent la
ceinture. Puisque cette dernière est plaquée au
corps, les passagers participent plus vite à la
décélération du véhicule et la charge corporelle est
répartie régulièrement sur tout le processus de
réception, le danger de blessure diminue.

5.1 Limiteur de tension de ceinture
Dans le système de ceintures de sécurité d'un
véhicule, le limiteur de tension réduit l'effet de la
tension de la ceinture de sécurité sur les
passagers: à partir d'une certaine force exercée
sur la ceinture, une barre de torsion se déforme
dans l'enrouleur ou une couture spéciale de la
ceinture se déchire. Le système libère alors la
ceinture à un certain niveau de force prévu. La
force maximale exercée sur les épaules par la
ceinture est ainsi réduite, les passagers sont
rattrapés plus en douceur par la ceinture et
l'airbag, les sollicitations exercées sur la tête et
la poitrine sont encore réduites.
Les limiteurs de tension réduisent ainsi, à partir
d'un certain seuil, les forces de la ceinture de sécurité
exercées sur la partie supérieure du corps.
Sur les sièges avant d'un véhicule une force maximale de 4000 Newtons est réglée sur la zone
de la poitrine.

Elève

Titre de l' U.E.:
L'Airbag

08.3.2.12
12

Fiche de travail élève
Nom de l'élève:
Score

Temps alloué: 30 minutes

Score possible: 100

Exercices
1. Quel est le rôle de l'airbag dans un véhicule?

2. Quels airbags sont déclenchés lors d'un crash latéral avant à environ 60° de l'axe
transversal en direction de l'axe longitudinal?

3. Nommez les éléments du générateur à gaz pyrotechnique représenté.
1 = ...............................................
2 = ...............................................
3 = ...............................................
4 = ...............................................

1

2

4
3

4. Quel est le rôle de la commande d'airbag?

5. Quand et par quoi s'effectue de déclenchement de l'airbag?

6. Tous les airbags disposent d'une réserve d'énergie.
Que garantit cette réserve d'énergie?

Elève

Titre de l' U.E.:
L'Airbag

08.3.2.12
13

Fiche de travail élève
Nom de l'élève:
Score

Temps alloué:

Score possible:

7. Donnez la signification des abréviations issues suivantes de la technologie
des airbags (les abréviations originales sont données entre parenthèses à titre indicatif)
TS (GS)

...............................................

RS (SA)

...............................................

IS (SS)

...............................................

AS (SÜ)

...............................................

CAC (ZSG)

...............................................

8. Quel appareil détermine, à partir des accélérations mesurées et des valeurs qui en
découlent, si le seuil pour l'allumage des tendeurs de ceintures et des airbags ou
pour l'excitation des sorties de crash est atteint?

9. Comment et par quoi le tendeur de ceinture est-il déclenché?

10. Quel est le rôle des limiteurs de tension de ceinture?

Enseignant

Titre de l' U.E.:
L'Airbag
Fiche de travail élève

08.3.2.12
14

Exemplaire de l'enseignant

Nom de l'élève:
Score

Temps alloué: 30 minutes

Score possible: 100

Exercices
10

1. Quel est le rôle de l'airbag dans un véhicule?
L'airbag réduit le risque de blessure grave à la tête et à la poitrine lors d'une
collision importante.

2. Quels airbags sont déclenchés lors d'un crash latéral avant à environ 60° de l'axe
transversal en direction de l'axe longitudinal?

10

Si le crash se situe de côté à l'avant, à environ 60° de l'axe transversal et en
direction de l'axe longitudinal du véhicule, les airbags conducteur, passager ainsi
que l'airbag latéral concerné sont déclenchés.

3. Nommez les éléments du générateur à gaz pyrotechnique représenté.

10

1 = Boîtier
2 = Filtre métallique
3 = Propulseur solide en pastilles
4 = Amorce à filament à pastille

1

2
4. Quel est le rôle de la commande d'airbag?

4
3

10

La commande d'airbags allume les airbags et les tendeurs de ceintures

5. Quand et par quoi s'effectue de déclenchement de l'airbag?

10

Le déclenchement de l'airbag s'effectue lorsque le système mesure une
accélération ou un ralentissement du véhicule dépassant les valeurs données.
6. Tous les airbags disposent d'une réserve d'énergie.
Que garantit cette réserve d'énergie?
La réserve d'énergie garantit l'allumage simultané des amorces en un temps donné
après la chute de tension.

10

Enseignant

Titre de l' U.E.:
L'Airbag
Fiche de travail élève

08.3.2.12
15

Exemplaire de l'enseignant

Nom de l'élève:
Score

Temps alloué:

Score possible:

7. Donnez la signification des abréviations issues suivantes de la technologie
des airbags (les abréviations originales sont données entre parenthèses à titre indicatif)
TS (GS)

Tendeur de ceinture

RS (SA)

Régénération de signal

IS (SS)

Interrupteur de sécurité

AS (SÜ)

Auto surveillance

10

CAC (ZSG) Commande d'airbag centralisée
10
8. Quel appareil détermine, à partir des accélérations mesurées et des valeurs qui en
découlent, si le seuil pour l'allumage des tendeurs de ceintures et des airbags ou
pour l'excitation des sorties de crash est atteint?
Il s'agit de la commande d'airbag centralisée.
10
9. Comment et par quoi le tendeur de ceinture est-il déclenché?
Les tendeurs de ceintures sont déclenchés par la commande d'airbag centralisée à
l'aide d'un générateur de gaz.
10
10. Quel est le rôle des limiteurs de tension de ceinture?
A partir d'un certain seuil, le limiteur de tension réduit les forces exercées sur le
tronc par la ceinture.


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