BEZPIECZEŃSTWO CZYNNE i BIERNE W POJAZDACH

Foto:Bosch

Przygotował:

mgr inż. Tomasz Widerski

Bezpieczeństwo bierne...

...czyli, jak wyjść cało z wypadku

Foto: Dekra

Układy bezpieczeństwa biernego - są to rozwiązania techniczne

zapewniające w przypadku zderzenia,

maksymalną ochronę kierującemu i

pasażerom

Bezpieczeństwo bierne w pojazdach

Zespoły stanowiące o

bezpieczeństwie biernym:

Konstrukcja nadwozia (wzmocnienia,

strefy kontrolowanego zgniotu)

Poduszki powietrzne

Pasy bezpieczeństwa (napinacze

pirotechniczne, ogranicznik siły napięcia)

Systemy aktywnych foteli i zagłówków Foto: Renault

Wzmocnienia konstrukcyjne i strefy kontrolowanego zgniotu

Foto: Volvo

Rys: Citroen

Rys: Saab

System stref kontrolowanego zgniotu – wydzielone fragmenty nadwozia zbudowane z

elementów konstrukcyjnych mających pochłaniać energię uderzenia (dobór materiałów i

odpowiednie formowanie).

System wzmocnień – usztywnienie części pasażerskiej, wzmocnienie podłogi, tzw. klatka.

W momencie zderzenia ta część samochodu nie może się odkształcić.

Poduszki powietrzne (air-bag

system)

Pierwsze patenty –

1952 (USA), 1953 (Niemcy)

Pierwsze samochody z zamontowanymi poduszkami

powietrznymi (Cadillac DeVille, Oldsmobile Tornado) –

1974

Pierwszy europejski samochód seryjny z zamontowaną poduszką powietrzną (Mercedes S) –

1981 Foto: Mercedes-Benz

Typy poduszek powietrznych Foto: Renault

Poduszki przednie – kierowcy i pasażera

Ochrona głowy, klatki piersiowej.

Foto: Autoliv

Typy poduszek powietrznych

Foto: Dekra

Poduszki boczne. Ochrona rąk, barków,

bioder, miednicy.

Foto: Volvo

Foto: Autoliv

Typy poduszek powietrznych Foto: Autoliv

Kurtyny powietrzne.

Ochrona głowy, barków.

Foto: Volvo

Rys: Peugot

Kompletny system poduszek powietrznych

Foto: Volvo, AUDI

Normy dotyczące poduszek powietrznych

Czas pełnego rozwinięcia:

~15 - 80 ms – poduszka kierowcy i pasażera

~5 ms – poduszki boczne i kurtyny

Czas zduszenia - 5s

Pojemność poduszki kierowcy:

67 litrów – Full Size

pasażera:

~130 litrów

wg. normy EKG’94

Foto: Renault

Normy dotyczące poduszek powietrznych

Gazy wypełniające poduszki - nie żrące,

nie toksyczne, obojętne dla organizmu

Materiał na poduszki - nylon

wielowarstwowy o grubości 0.3 mm,

zachowujący elastyczność w temp. od –30

do +80

Możliwość łatwego kształtowania

wg. normy EKG’94

Foto: Renault

Własności poduszek powietrznych

Możliwość zadziałania przy prędkości powyżej 20-30 km/h

Możliwość zadziałania przy uderzeniu, którego kierunek jest odchylony

max. 45 stopni od osi wzdłużnej pojazdu (poduszki przednie)

Odpalenie ładunku inicjowane jest impulsem prądu przemiennego o

częstotliwości 100kHz (zabezpieczenie przepięciowe)

Stosowany środek uruchamiający poduszkę - azydek sodu (azotyn

sodu NaN3)

Gaz wypełniający poduszkę – azot (130 g NaN3 – 67 l N2 )

Hałas przy otwieraniu poduszki – dochodzi do 140 dB (próg bólu 150

dB)

Trwałość taka jak pojazdu, nie krótsza niż 10 lat (Fiat, Lancia, Renault) -

15 lat (Ford)

Trwałość systemu poduszek powietrznych

Test działania poduszki powietrznej w Mercedesie 500 SEL

(rocznik 1981). Test przeprowadzono w 1992r.

Foto: Mercedes - Benz

Czas (milisekundy) 30 40 54 66 84 88

Działanie systemu poduszek powietrznych Rys: Auto Bild

Początek kolizji

Zapłon

airbagu

Napełnianie

poduszki

Podparcie

głowy

Koniec kolizji

Pasażer

Kierowca

150

Działanie systemu poduszek powietrznych

Żródło: Honda

Działanie systemu poduszek powietrznych

Żródło: Materiały własne

Działanie systemu poduszek powietrznych

Podstawowe bloki:

1. czujniki przyspieszeń �

2. włącznik bezpieczeństwa � (mechaniczny czujnik opóźnienia) - stanowi

ostatni stopień zabezpieczający przed fałszywymi wyzwoleniami

poduszki powietrznej,

3. blok podtrzymania napięcia zasilającego - zasilanie przez ponad 100

ms od odłączenia od głównej instalacji

4. układ ASIC (logika i sterowanie) �- przetwarzanie sygnałów z czujników,

formowanie sygnałów testujących obwody, przetwarzanie poziomów

napięć dla komunikacji z urządzeniem

Działanie systemu poduszek powietrznych

Podstawowe funkcje sterownika to:

1. Ocena w chwili wypadku siły uderzenia oraz podjęcie decyzji o

detonacji poduszki i napinaczy pasów (zapis danych o sile i kącie

uderzenia oraz wszystkie inne dostępne dane, w zależno�ci od

oprogramowania, tzw. Crash record)

2. Uruchomienie funkcji pomocniczych w chwili wypadku (�odryglowanie

zamka centralnego, odcięcie dopływu paliwa i zasilania z akumulatora,

uruchomienie systemów powiadamiania o wypadku, itp.)

3. Monitorowanie obwodów poduszek, napinaczy i czujników, sterowanie

kontrolką systemu oraz komunikacja z urządzeniem diagnostycznym.

Działanie systemu poduszek powietrznych

1. Poduszka powietrzna

2. Czujnik zderzeniowy

5. Włącznik bezpieczeństwa

6,7. Moduł sterujący

13,14,15,16. Złącza

Rys: VWvortex

Rozmieszczenie komponentów systemu poduszek powietrznych

1. Moduł sterujący

2. Czujniki boczne

3. Czujniki czołowe

Czujniki i układy elektroniczne

Elementy wykonawcze

(ładunki wybuchowe)

Poduszki powietrzne

Rys: Bosch

Stosowane czujniki

Czujnik zderzeniowe, prędkości kątowej i przyspieszenia

poprzecznego

Rys: Bosch

Stosowane czujniki

Moduł kontrolny do poduszek (AB+) zintegrowany z

sensorami przyspieszenia liniowego i poprzecznego ESP.

Rys: Bosch

Ułożenie poduszek powietrznych w komorach

Foto: Autoliv

Foto: BMV

Foto: Autoliv

Systemy rozpoznania obciążenia fotela

Foto: BMW

Mata rozpoznawcza SBE

Foto: Bosch

System detekcji

obciążenia za pomocą

pola elektrycznego

Rys: NEC

Systemy rozpoznania obciążenia fotela

Systemy rozpoznania obciążenia fotela

System detekcji

obciążenia za pomocą

ultradźwięków

Rys: Autoliv

Rys: Renault

Poduszki dla pasażerów na tylnej kanapie

zintegrowana z pasem bezpieczeństwa

Foto: Dekra

Nowoczesne rozwiązania poduszek powietrznych

Rys: BMW

Poduszka chroniąca nogi

Nowoczesne rozwiązania poduszek powietrznych

Rys: Renault

ANTI-SLIDING BAG

Poduszka zapobiegająca wysunięciu się siedzącego spod

pasów bezpieczeństwa

Nowoczesne rozwiązania poduszek powietrznych

Rys: Renault

Efekt działania poduszki Anti-sliding Bag

Nowoczesne rozwiązania poduszek powietrznych

Foto: Auto Bild, Autolive, Bosch

Poduszki dla pieszego

Nowoczesne rozwiązania poduszek powietrznych

Nowoczesne rozwiązania poduszek powietrznych

Foto: Bosch

Układ pasów bezpieczeństwa Foto: Renault, Volvo

Pierwszy

samochód z

pasami

bezpieczeństwa

(Volvo Amazon)

1958

Foto: Renault

Zadanie:

Utrzymanie ciała w fotelu podczas

kolizji (moment zderzenia – prędkość

140 km/h, przyspieszenia 80g, ciężar

ciała ok. 4 ton)

Pasy bezpieczeństwa

Napinacze pasów bezpieczeństwa Rys: Renault

Zadanie:

likwidacja luzów na

pasie w momencie

kolizji

(kompensacja

rozciągnięcia –

20cm)

Umiejscowienie:

przy rolce nawojowej

przy klamrze

zapinającej

(skuteczniejsze)

Mechaniczne napinacze pasów bezpieczeństwa

Rys: BMW

Przed uruchomieniem Po uruchomieniu

Pirotechniczne napinacze pasów bezpieczeństwa

1 – napinacz,

2 – linka,

3 – tłok w szczelnym

cylindrze,

4 – generator gazu

Rys,foto: BMW

Foto: Autoliv

„Przygotowanie” do kolizji drogowej (pre-safe system)

Foto: Bosch

Rys: Mercedes -Benz

Aktywne oparcie fotela i zagłówki Rys: Volvo

Amortyzacja powracającego ciała po zetknięciu

z poduszką lub przy uderzeniu w tył pojazdu

Rys: Saab Foto: Renault

Utrzymanie głowy w lini prostej względem ciała, ochrona przed

nadmiernym wygięciem kręgosłupa w odcinku szyjnym

System ISOFIX

System mocowania

fotelika dla dziecka

Foto: Opel

System ISOFIX Rys: Renault

Połączenie sztywne

fotelika z konstrukcją

samochodu

Anecia Survival Capsule Foto: American Inventor

Zmodyfikowana konstrukcja fotelika dla dzieci pomysłu

Janusza Liberkowskiego

Crash – testy i ich uczestnicy

Foto: Renault

Foto: Dekra

Crash – testy Źródło: Citroen

Pierwsze testy – lata 40-te (Mercedes)

Zestaw oficjalnych prób zderzeniowych

Zderzenie czołowe typu off-set

Auto uderza pod kątem prostym w przeszkodę o równej masie, 40% powierzchnią przedniego pasa z prędkością 64 km/h.

Foto: Renault

Foto: Mercedes

Zestaw oficjalnych prób zderzeniowych

Zderzenie boczne

W bok stojącego samochodu na wysokości słupka środkowego uderza z prędkością 50 km/h bariera o masie 900 kg.

Foto: Saab

Foto: Autoliv

Zestaw oficjalnych prób zderzeniowych

Test słupa

(przemieszczające się bokiem auto uderza z prędkością 29 km/h w pionową przeszkodę na wysokości środkowego słupka nadwozia)

Foto: Dekra

Zestaw oficjalnych prób zderzeniowych

Próba z pieszym

Potracenie człowieka przodem auta z prędkością 40 km/h.

Foto: Dekra

Dodatkowe testy

Test obowiązkowy dla kabrioletów i autobusów – kapotaż, czyli „dachowanie”

Foto: Mercedes, Bosch

Dodatkowe testy

Test obowiązkowy dla kabrioletów i autobusów – kapotaż, czyli „dachowanie”

Foto: Autoliv

Crash – testy w różnych klasach aut

Foto: Renault

Foto: Honda

Foto: Fiat

Renault Laguna II

Honda Civic

Fiat Seicento

Crash – testy

Test Alfa Romeo 156

Źródło: Alfa Romeo

DUMMY - jednorazowy uczestnik wypadku

Lata 40-te i 50-te (USA) –

Pierwsze testy zderzeniowe - udział zwłok i żywych ludzi (później tylko żywych ludzi).

Foto: Dekra

DUMMY - budowa

DUMMY – manekin 50-centylowy, czyli odpowiadający rozmiarami 50% populacji mężczyzn (waga 75kg, wzrost 178 cm).

Do zderzeń czołowych stosuje się model Hybrid III (pomiar przeciążeń wzdłużnych w głowie, szyi, klatce piersiowej, jamie brzusznej,miednicy, udach, kolanach, podudziach i stopach)

Do zderzeń bocznych stosuje się model EuroSID-1 (pomiar przyspieszeń bocznych w głowie, klatce piersiowej, jamie brzusznej i miednicy)

Foto: Dekra

Crash – testy

Zderzenie BMW5 i Volvo850 (96 km/h)

Źródło: Materiały własne

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ