להציל חיים: כך התפתחה כרית האוויר לרכב

מאת: מאור חובב

כריות אוויר הן אחד מאמצעי הבטיחות החשובים ביותר ברכב, וקרוב לוודאי אחת ההמצאות החשובות בתולדות התחבורה בכלל. הן מצילות מדי שנה אלפי בני אדם, ונחשבות לאחת הסיבות העיקריות לירידה המתמדת במספר הנפגעים בכבישים.

כלי רכב המיוצרים בימינו מצוידים בשורה של אביזרי בטיחות המחויבים על פי חוק, כגון חגורת בטיחות ומשולש אזהרה. עם השנים נוספו מנגנוני הגנה מתקדמים יותר, התורמים משמעותית לבטיחות הנוסעים, כגון כריות אוויר ומערכת למניעת נעילת גלגלים. מנגנונים אלו משולבים ברוב כלי הרכב המיוצרים כיום ומשפיעים הן על בטיחות הנסיעה והן על עלויות אחזקת הרכב, לרבות ביטוח חובה, ביטוח מקיף ועוד – בתעשיית הרכב ובתעשיות העוטפת אותה, בכללן תעשיית ביטוחי הרכב, הבינו כי נוכחות של מערכות הגנה במכונית מפחית את סיכוייה להיקלע לתאונה.

איך זה עובד?
כרית אוויר היא למעשה שקית מתנפחת מניילון קשיח, המחוברת למנגנון הכולל מיכל גז דחוס. בעת תאונת דרכים ההתהפכות או הפגיעה גורמות להאטה פתאומית של הרכב ומערכת חיישנים מזהה זאת ואומדת את עוצמת הפגיעה. אם הפגיעה קשה, המנגנון גורם לפיצוץ מבוקר שממלא את הכרית בגז תוך שבריר שנייה. בכך מונעת הכרית פגיעה של הנהג והנוסעים בהגה, בשמשות ובחפצים אחרים ברכב ומחוצה לו. כמה אלפיות שנייה לאחר מכן הגז מתקרר והכרית מתכווצת חלקית, מה שמאפשר לנוסעים מרחב תנועה ונשימה.

הטריק הראשון
ההמצאה הראשונה בתחום נרשמה בשנת 1951 על ידי מהנדס תעשייה אמריקאי בשם ג’ון הטריק. הטריק פיתח את המצאתו על בסיס ניסיונו עם מערכות אוויר דחוס בטורפדו מתקופת שירותו בצי האמריקאי, ועשה זאת על מנת להעניק הגנה למשפחתו בעקבות תאונת דרכים בה היו מעורבים בני הבית.

כך היה הטריק הראשון להגיש בקשה לרישום פטנט על “כרית בטיחות בכלי רכב”. מעין כרית מתנפחת המבוססת על מערכת של אוויר דחוס, שהיה משתחרר באמצעות קפיץ אשר הופעל על ידי הנהג או בעקבות פגיעה בפגוש. מנגנון כרית האוויר של הטריק הורכב ממשקל כבד שנשען על הקפיץ הממוקם בתוך צילינדר. כאשר האט הרכב בחדות, היה המשקל דוחק את הקפיץ, וזה בתורו פתח שסתום בתוך צינור ואפשר לאוויר הדחוס לזרום דרך הצילינדר ולמלא את כרית האוויר.
הפטנט אמנם אושר בשנת 1953, אולם לצערו של המהנדס האמריקאי ושל יורשיו, השימוש המסחרי הראשון בכרית האוויר נרשם רק קרוב ל-20 שנה לאחר מכן, עם פקיעת תוקף הפטנט.

שני אתגרים מדעיים
שני האתגרים העיקריים בפיתוח כרית האוויר היו זיהוי מהיר ואמין של מצב תאונה המצריך שימוש בכריות, ומילוי מהיר מספיק של כרית האוויר שתגן על הנוסעים. במהלך שנות ה-60 בוצעו מחקרים שהראו כי אוויר דחוס, כמו בפטנט של הטריק, לא יכול לנפח את הכרית תוך 30 מאיות השנייה, הזמן הדרוש למניעת פגיעה בשעת התנגשות. מחקרים אלו הובילו בסופו של דבר לפיתוח מערכות כריות האוויר המודרניות, המבוססות על תהליכים כימיים וחיישנים אלקטרוניים.

באותן שנים פיתח הממציא האמריקאי אלן בריד סנסור מדויק המבחין בשורה של שינויים בנסיעה, שהיה הבסיס למערכת כרית האוויר האלקטרונית הראשונה. המערכת האלקטרונית כוללת מערך חיישנים בחלקו הקדמי של הרכב, כשאלו חשים בפגיעה הם שולחים אות אלקטרוני למיכל של נתרן אזיק (מוצק) וגורמים לפיצוץ קטן, אשר הופך את הנתרן האזיק לגז חנקן הממלא את כרית האוויר תוך 30 מאיות השנייה. כדי להפעיל את המנגנון על החיישנים ראשית לזהות שורה של שינויים ברכב ובניהם עצירה פתאומית, מהירות גלגלים, מצב הכיסא, לחץ על הבלמים ועוד. במקביל לשחרור כרית האוויר, חלק מהחיישנים אף יכולים לנעול את חגורת הבטיחות והדלתות.

גלגולה של כרית האוויר
ב-1967 החלה חברת מרצדס-בנץ לתכנן כריות אוויר בשל עלייה במספר תאונות הדרכים ובעקבות חוק חדש בארה”ב שחייב להתקין מערכות הגנה בכלי רכב. אך התחרות הייתה נמרצת וחברות הרכב פורד וג’נרל מוטורס השיגו אותה במירוץ ההתמגנות המוטורית. כך, בתחילת שנות ה-70, החלו לראשונה שתי ענקיות הרכב, האייקוניות אז וגם היום, למכור מכוניות עם כריות אוויר.
רק בשנת 1981 הציגה לראשונה מרצדס-בנץ כלי רכב המשלב כריות אוויר ומערכת חיישנים אלקטרונית. לקראת סוף שנות ה-80 כבר נכללו כריות אוויר כתוספת סטנדרטית ברכבי פורד וקרייזלר. בשנת 1994 ייצרה חברת TRW את כרית האוויר הראשונה שמתנפחת באמצעות גז.
נקודת ציון חשובה נוספת נרשמה בשנת 1991, אז קבע המחוקק האמריקאי שכל מכונית עתידית שתיוצר החל משנת 1998 ואילך תחוייב להכיל לפחות שתי כריות אוויר קדמיות. ואכן, מתחילת שנות ה-90 הותקנו כריות אוויר כמעט בכל כלי הרכב בארה”ב וגם מחוצה לה. אפילו באירופה, בה כמעט שלא שמעו על כריות אוויר עד שנות ה-90, נכנסו מערכות הגנה אלה לשימוש נרחב כמעט מידית. מהלך שתרם ב-20 השנים האחרונות לירידה מתמשכת במספר הנפגעים בתאונות הדרכים.

מבט לעתיד: חגורה מתנפחת, כרית אוויר להולכי רגל
בתחילת דרכה סבלה כרית האוויר מבעיות תפעוליות מצערות למדי שכללו מקרים בהם נפתחה במקרה בשל טעויות של מנגנון זיהוי התאונות. אך עם פיתוחן של מערכות חיישנים אלקטרוניות מדויקות ומתקדמות יותר, בעיות אלו חלפו מן העולם. גם השימוש בהן הורחב: אם בעבר כלי רכב צוידו בכריות אוויר קדמיות בלבד, כיום רובם מגיעים עם כריות אוויר קדמיות, צדדיות, מתחת ומאחורי המושב ואפילו בגג המכונית.

למרות גילה הצעיר של כרית האוויר, מאז היוולדה הספיקה להציג תעשיית הרכב לא מעט פיתוחים וחידושים בתחום – בין היתר פותחה כרית אוויר בגובה הקרסול, שנועדה למנוע פגיעות בגפיים תחתונות במקרים של תאונה. כמו כן פותחה כרית אוויר קדמית מרכזית, שתפקידה לבלום פגיעה של הנוסעים זה בזה; חידוש מעניין נוסף הוא חגורת בטיחות מתנפחת, המשלבת כרית אוויר וחגורת הבטיחות, ונועדה להגן בעיקר על נוסעים במושב האחורי מפני פגיעות בצלעות ובצוואר; ולבסוף, בשנים האחרונות הציגה וולבו חידוש שעשוי להגן גם על הולכי רגל בתאונות דרכים – כרית אוויר לרכב הנפתחת כלפי חוץ. במקרה של תאונה, הכרית נפתחת תוך כמה אלפיות שנייה ומפחיתה את עוצמת הפגיעה בהולכי רגל.

דרך ארוכה עברה כרית האוויר ב-70 שנות קיומה. מפטנט המבוסס על אוויר דחוס המופעל באמצעות קפיץ למנגנון אלקטרוני מתקדם ובטוח, הפועל תוך כמה אלפיות שנייה. במבט לעתיד – היא בהחלט עשויה להעניק השראה לפיתוחים נוספים בתחום הבטיחות וההגנה, בתעשיית הרכב ובכלל.