SZKOŁA ASPIRANTÓW
PAŃSTWOWEJ STRAŻY POŻARNEJ
W KRAKOWIE
PRACA DYPLOMOWA
TEMAT:
SYSTEMY BEZPIECZEŃSTWA STOSOWANE W SAMOCHODACH OSOBOWYCH I ICH SKUTKI W PROWADZENIU DZIAŁAŃ RATOWNICZYCH
Pracę wykonał: Promotor:
st. str. kdt Tomasz Ogrodnik st. kpt. mgr Marek Drążek
KRAKÓW 1998
Spis treści:
Wstęp. .............................................................................................str. 1
Airbag - poduszka powietrzna. ......................................................str. 4
Poduszka, która ratuje życie. ..........................................................str. 5
Jazda z airbagiem. ..........................................................................str. 12
Boczne poduszki. ...........................................................................str. 14
Zalety i wady poduszek powietrznych- airbagów. ....................... str. 15
Układ antypoślizgowy - ABS. .......................................................str. 16
Rys historyczny rozwoju urządzeń przeciwpoślizgowych. ............str. 18
Układ ABS firmy - typu Teres Mk-II - opis ogólny. .....................str. 19
10. Elektroniczny Zespół Sterujący. .....................................................str. 22
System ABD - indywidualny sterownik poszczególnych kół. .......str. 25
Fahrdynaikregelung (FDR) - dynamiczny regulator jazdy. ...........str. 26
Elektroniczne hamulce powietrzne (ELB). ....................................str. 28
BAS - brake assist - elektroniczny system sterujący długiej drogi hamowania. .....................................................................................str. 30
Urządzenie przeciwpoślizgowe TCS. .............................................str. 31
Pasy bezpieczeństwa i zagłówki. ....................................................str. 33
Urządzenia wspomagające działanie pasów bezpieczeństwa oraz współpraca pasów z innymi rodzajami zabezpieczeń. ...................str. 34
System „Procon - ten”. ...................................................................str. 39
Aktywny zagłówek. ........................................................................str. 40
Sztywna struktura, wzmocnienia boczne, strefy kontrolowanego zgniotu. ...........................................................................................str. 41
Zabezpieczenia przy dachowaniu w kabriolecie - pałąk bezpieczeństwa. ..............................................................................str. 46
Dzieci w samochodzie - foteliki do ich przewozu. ........................str. 49
Zabezpieczenie przed pożarem i wysokim napięciem. ..................str. 51
WSTĘP.
W pracy tej chcę przedstawić jaki wpływ mają systemy bezpieczeństwa stosowane w samochodach osobowych na bezpieczeństwo prowadzącego pojazd, jak również na bezpieczeństwo pasażerów.
W dzisiejszych czasach coraz więcej na naszych drogach można zauważyć poruszających się samochodów, zarówno osobowych jak i ciężarowych. Polska stała się krajem, przez który wiedzie tranzyt np. z Niemiec do Rosji, Ukrainy, Białorusi, lub ze Szwecji do Czech czy Słowacji, itp..
Liczba samochodów poruszających się po polskich drogach ciągle wzrasta. Natomiast ilość i stan techniczny dróg niestety nie poprawia się, co powoduje dużą liczbę wypadków i kolizji. Oczywiście nie tylko od stanu dróg zależy bezpieczna i bezwypadkowa jazda. Na bezpieczeństwo ma również wpływ stan techniczny pojazdu, warunki pogodowe, zachowanie kierowców - bezpieczna i ostrożna jazda, a przede wszystkim ich trzeźwość . Niestety, kierowcy nie zawsze potrafią zachować się zgodnie z zasadami ruchu drogowego, dlatego też statystyki rejestrują coraz więcej wypadków śmiertelnych, ciężkich oraz innych stłuczek i kolizji drogowych.
Konstruktorzy samochodów mając na uwadze bezpieczeństwo pasażerów i kierowców przemieszczających się samochodami z jednego miejsca w drugie wzięli pod uwagę fakt tak dużej liczby osób ginących na drogach i zaczęli myśleć o tym jak podwyższyć bezpieczeństwo czynne i bierne w konstruowanych przez swoje firmy samochodach.
Zadajmy sobie pytanie: Co to jest to bezpieczeństwo czynne i bierne samochodu ?
Czynne bezpieczeństwo samochodu to te jego właściwości, które mają na celu zapobieganie wypadkowi drogowemu (zmniejszanie prawdopodobieństwa powstania wypadku ).
Czynne bezpieczeństwo przejawia się w okresie odpowiadającym początkowej fazie wypadku drogowego, gdy kierowca jest jeszcze w stanie zmienić charakter ruchu samochodu.
Bierne bezpieczeństwo samochodu charakteryzuje się właściwością zmniejszania stopnia ciężkości następstw wypadków drogowych.
Bierne bezpieczeństwo przejawia się w okresie, gdy kierowca, niezależnie od zastosowanych środków bezpieczeństwa, nie jest już w stanie wpłynąć na zmianę charakteru ruchu samochodu i zapobiec powstaniu wypadku drogowego.
Rozróżnia się wewnętrzne bierne bezpieczeństwo, które zmniejsza urazowość pasażerów i kierowcy oraz zapewnia zachowanie stanu ładunków przewożonych samochodem, a także zewnętrzne bierne bezpieczeństwo, które zmniejsza prawdopodobieństwo zadawania obrażeń ciała innym uczestnikom ruchu drogowego. Niekiedy jest stosowane także pojęcie „agresywność” samochodu, jako przeciwieństwo zewnętrznego bezpieczeństwa.
Systemy bezpieczeństwa stosowane obecnie w samochodach osobowych opisałem w zasadniczej części pracy.
AIRBAG - PODUSZKA POWIETRZNA.
Airbag w samochodzie ratuje życie, na co dzień zapewnia poczucie bezpieczeństwa.
Renault opracowało system współdziałania pasów KNP (System Kontrolowanego Napięcia Pasów) z nową generacją poduszki powietrznej we wszystkich fazach zderzenia czołowego. Jego efektem jest inteligentne dozowanie i rozłożenie energii utrzymującej pasażerów w miejscu.
System bezpieczeństwa „ Pas & Airbag KNP ” działa czterofazowo:
1. Na początku zderzenia pirotechniczny napinacz napina szybko pas, przyciskając pasażera do siedzenia. Jest również uruchamiana poduszka.
2. Poduszka w 0,03 sek. napełnia się powietrzem zachowując kształt i ciśnienie. Napięcie pasa stopniowo wzrasta.
3. Przy zetknięciu się klatki piersiowej z poduszką odpowietrznik, przy określonym ciśnieniu, wypuszcza gazy znajdujące się w poduszce . Jednocześnie zaczyna działać ogranicznik napięcia pasa, zmniejszając siłę działającą na klatkę piersiową.
4. Ogranicznik napięcia pasa i sterowany odpowietrznik poduszki współdziałają, aż do końca zderzenia w celu zmniejszenia i rozłożenia sił na klatkę piersiową, głowę i szyję.
Nowy system, według symulacji, zapewnia zmniejszenie o 54 % obrażeń klatki piersiowej i o 60 -70 % sił działających na górną część ciała.
PODUSZKA, KTÓRA RATUJE ŻYCIE.
W momencie wypadku uderzenie głową o wystające elementy wnętrza samochodu może spowodować ciężkie obrażenia lub śmierć. Przed skutkami uderzenia chronią poduszki powietrzne, które tworzą skomplikowany system bezpieczeństwa, złożony z kilku elementów.
Sercem układu jest sterownik, decydujący o uruchomieniu systemu. Otworzenie poduszek powietrznych powinno nastąpić tylko w przypadku, gdy auto uderzy w przeszkodę czołowo lub pod kątem do 30O od osi pojazdu. Niedopuszczalne jest odpalenie airbagów przy zderzeniu bocznym lub przy silnym hamowaniu. Obecnie montowane sterowniki są nieczułe na nierówności drogi, nie zadziałają przy uderzeniu powodującym ledwie otarcie lakieru. Zanim jednak airbagi stały się bezpieczne, konstruktorzy błądzili po omacku, ucząc się na własnych błędach i cudzych nieszczęściach.
W Europie pierwsze airbagi mieli możliwość zamawiać, za dopłatą klienci firmy MERCEDES. Był rok 1981. Dziesięć miesięcy później firma opublikowała sensacyjne wyniki swoich badań, w których analizowano wszystkie znane przypadki uruchomienia poduszek w autach własnej produkcji: ani jeden pasażer MERCEDESA chroniony poduszką nie doznał obrażeń śmiertelnych.
Pierwsze airbagi uruchamiane były przez czujniki instalowane w zderzakach i błotnikach samochodów. Wkrótce zaniechano takich rozwiązań, ponieważ otwarcie poduszek następowało przy nieszkodliwych stłuczkach, powodując więcej szkody niż pożytku.
Konstruując pierwsze moduły sterujące montowane w konsoli głównej, nie narażone na bezpośrednie uderzenia, projektanci wyszli z założenia, że najskuteczniejsze są rozwiązania najprostsze.
Tu zaczęła się kariera czujników bezwładnościowych, czyli tłoczków lub kulek, które pod wpływem uderzenia auta w przeszkodę nabierały przyśpieszenia względem nadwozia, pokonując blokadę złożoną z systemu sprężynek. Stąd poduszki odpalały już tylko przy uderzeniach, które mogły zagrozić życiu kierowcy i pasażera.
Obecnie stosowane moduły sterujące to wyrafinowane układy elektroniczne, złożone najczęściej z trzech niezależnych elementów:
Czujnika mechanicznego ( bezwładnościowego ).
Czujnika piezoelektrycznego.
Układu autodiagnostycznego.
Ad.1.
Czujnik mechaniczny to kulka lub tłoczek mierzący opóźnienie pojazdu.
Ad.2.
Czujnik piezoelektryczny złożony jest z kryształków przesuwających się względem siebie, wytwarzając impulsy elektryczne. Zadaniem jego jest pomiar kąta uderzenia pojazdu w przeszkodę.
Nad tymi dwoma elementami czuwa układ autodiagnostyczny.
Ad.3.
Układ autodiagnostyczny bada sprawność obu urządzeń, analizuje także - co nie jest bez znaczenia - twardość przeszkody, w jaką auto uderzyło.
Dopiero wspólna decyzja tych trzech układów, tworzących tzw. moduł sterujący, może zdetonować ładunek chemiczny umieszczony w kole kierownicy.
Na wypadek odłączenia lub uszkodzenia akumulatora pojazdu, w sterowniku znajduje się także kondensator przechowujący energię elektryczną potrzebną do uruchomienia systemu.
O ile obecnie stosowane konstrukcje sterowników nieznacznie różnią się od siebie, to jeżeli chodzi o same poduszki, producenci samochodów stosują zupełnie inne rozwiązania. Zależnie od marki auta poduszka w kierownicy może mieć różne wielkości: od 35 l ( tzw. eurobag ), do 70 l (tzw. standard amerykański). Poduszka pasażera ma większą objętość, najczęściej 90 l, a w niektórych modelach nawet powyżej 130 l . Tak duże różnice w wielkości często tłumaczy się tym, że w USA nie ma tradycji zapinania pasów bezpieczeństwa i airbag miał je zastąpić. Nie jest to tłumaczenie wiarygodne, ponieważ:
1. Gwałtownie napełniająca i napinająca się poduszka ( z prędkością 300 km/h ) jest bezpieczna tylko pod warunkiem zapięcia pasów.
2. Kierowca ( i pasażer ) przypięty pasami może pod wpływem gwałtownego opóźnienia przesunąć się w kierunku środka deski rozdzielczej, zsuwając się z małej poduszki.
Najlepsze rozwiązanie to pasy bezpieczeństwa oraz duży airbag.
Jak zmieścić dużą poduszkę w małej kierownicy?
Worek z cienkiego, odpornego na rozerwanie tworzywa sztucznego można złożyć do małych rozmiarów, ale do napełnienia poduszki o pojemności 60 l potrzebne jest 200 gramów azotku sodu. Taki ładunek zajmuje dużo miejsca, a przy gwałtownym spalaniu wytwarza wysoką temperaturę. Materiał, z którego wykonana jest poduszka, musi być więc na tyle gruby, aby w ułamku sekundy nie stopił się. Całość wypełnia prawie całkowicie kolumnę kierownicy utrudniając parkowanie, szczególnie samochodem bez wspomagania.
Pierwsi znaleźli rozwiązanie konstruktorzy firmy ALLIED SIGNAL i jest to już najnowsza historia.
Ładunek pirotechniczny, który w reakcji spalania wytwarza gaz niezbędny do napełnienia poduszki, zastąpiony został zbiornikiem wypełnionym nieszkodliwym gazem ( hel lub argon) pod ciśnieniem 200 atmosfer. Taki zbiornik nie nagrzewa się przy opróżnianiu, a możliwość niemal swobodnego modelowania jego kształtu pozwoliła na stworzenie wygodniejszej kierownicy. Pamiątką po dotychczas stosowanej substancji chemicznej są dwa gramy azydku sodu wykorzystywane do otwarcia zbiornika hybrydowego. Airbagi nowej konstrukcji pojawiły się już w 1997 r. w OPLU VECTRZE, a wkrótce montowano je w OMEDZE i CORSIE.
Nowe rozwiązanie poza zmniejszeniem wymiarów airbagów - wyeliminowało inne mankamenty napędu pirotechnicznego: hałas przy otwieraniu airbagów dochodzący do 120 dB oraz rozpraszanie się we wnętrzu dymu i kurzu uciążliwego dla kierowcy i pasażerów.
Czujniki modułu sterującego decydujące o uruchomieniu poduszek powietrznych i napinaczy pasów bezpieczeństwa, poza prędkością i kątem uderzenia w przeszkodę oceniają takie parametry wypadku jak:
kształt przeszkody
sztywność przeszkody
masę przeszkody do własnego pojazdu
rodzaj zderzenia
W pamięci układu scalonego znajdującego się w sterowniku zakodowanych jest kilkaset „wzorów” wypadków pochodzących z symulacji komputerowych crash-testów, kolizji, które miały miejsce naprawdę. Na podstawie przebiegu opóźnień układ porównuje rzeczywisty wypadek z charakterystykami zawartymi w swojej pamięci i decyduje o uruchomieniu samych pasów bezpieczeństwa, ewentualnie także poduszek. Sterownik jest tym lepszy, im więcej modeli wypadków ma zaprogramowanych.
Długotrwała pozornie procedura pracy kilku czujników trwa zaledwie około dwóch setnych części sekundy. Jest to sygnał elektryczny o natężeniu około 800 mA, który rozgrzewa drut w zapalniku i powoduje zapalenie ładunku wybuchowego. Rozerwanie osłon poduszek następuje po dalszych 5 milisekundach (0,005 s). Podczas napełniania się poduszek gazowych syntetyczna tkanina przemieszcza się w kierunku głowy z prędkością 300 km/h. Gdyby w tym momencie nastąpił kontakt poduszki z głową kierowcy lub pasażera, odnieśliby oni dodatkowe obrażenia. Dlatego ten kontakt następuje dopiero w momencie całkowitego napełnienia się poduszki.
Od zetknięcia się zderzaka z przeszkodą upłynęło około 50 - 60 milisekund (0,05 - 0,06 s.). Poduszka powietrzna tylko przez ułamek sekundy znajduje się w stanie całkowitego wypełnienia. Ma ona w tylnej części otwory, przez które uchodzi gaz do wnętrza samochodu. Ciało człowieka „zapada się” w opróżniającej się worek, stopniowo wytracający prędkość. Poduszka opróżnia się w czasie około 100 milisekund (0,1 s.). Gdyby airbag dłużej pozostawał napełniony, głowa odbiłaby się od niego. Cały proces trwa około 150 milisekund (0,15 s.).
Tak w przybliżeniu wygląda działanie większości airbagów. Problem, który spędza sen z powiek konstruktorów pozostaje: kiedy zacząć?
O ile uruchomienie napinaczy pasów przy przeciętnej kolizji nie może zaszkodzić pasażerom auta, to poduszki odpalone nie w porę mogą zaszkodzić. Dlatego też airbagi nie zadziałają przy dachowaniu, przy uderzeniu bocznym samochodu lub w tył samochodu. Nie spełniałyby swojej funkcji, a mogłyby zaszkodzić. Ponadto są one ostatnią deską ratunku i nie można zużyć ich pochopnie.
Rzadko zdarza się, aby samochód, którego kierowca stracił panowanie nad kierownicą, tylko jeden raz uderzył w pierwszą napotkaną przeszkodę i natychmiast się zatrzymał. Najczęściej auto odbija się, obraca, czasem koziołkuje. Czasem z dużą prędkością taranuje „miękkie” przeszkody: krzaki, słupy znaków drogowych, by dopiero po chwili uderzyć w drzewo. Gdyby poduszki odpalały w kontakcie z pierwszą „miękką” przeszkodą, to ta ostatnia mogłaby okazać się śmiertelna. Dlatego układ elektroniczny robi z poduszek użytek w ostateczności.
W niektórych stanach USA nie ma obowiązku używania pasów bezpieczeństwa. W samochodach przeznaczonych do sprzedaży w tych stanach airbagi muszą działać inaczej.
Po pierwsze układy są bardziej „czułe”, a po drugie napełniają się wcześniej, zanim ciało człowieka nabierze przyśpieszenia mogącego zabić. Mimo to zawsze należy zapiąć pasy - szczególnie w samochodach wyposażonych w poduszki.
Praktycznie wszystkie elementy airbagu są jednorazowego użytku.
Sama poduszka dlatego, że materiał poddany raz ogromnym naprężeniom mogłaby nie wytrzymać kolejnego wybuchu, a ponadto nikt nie znalazł jeszcze sposobu, aby ręcznie złożyć go jak spadochron i umieścić na dawnym miejscu. Wreszcie ładunek pirotechniczny lub gazowy jest na stałe złączony z workiem i w trakcie wybuchu zużywa się w całości. Sterownik, który otworzył poduszki, koduje informację o tym fakcie w swojej pamięci. Układ elektroniczny zostaje zablokowany - nigdy więcej nie zadziała.
Wydawać by się mogło, że wymiana wszystkich (większości) części jest marnotrawstwem , lecz to tylko pozornie.
Dzieje się tak dlatego, że fabryka może ręczyć za prawidłowe działanie tylko nowych części tego typu. Łatwo sobie wyobrazić ile szkody mógłby wyrządzić airbag odpalony bez potrzeby, przez uszkodzony w poprzednim wypadku moduł sterujący. W niektórych samochodach po odpaleniu poduszki konieczna jest także wymiana przewodów elektrycznych kierownicy.
Chociaż poduszka gazowa nie ma długiej historii, obecnie kupując nowy samochód osobowy, airbag dla kierowcy najczęściej otrzymujemy jako wyposażenie seryjne.
JAZDA Z AIRBAGIEM
Poduszki powietrzne mają dwa oblicza: chronią ludzkie życie, ale lekkomyślnie użytkowane mogą stać się śmiercionośnym narzędziem.
Co jakiś czas ożywają dyskusje na temat zagrożeń powodowanych przez poduszki powietrzne w samochodach. W Stanach Zjednoczonych doliczono się ponad 60 wypadków śmiertelnych spowodowanych zadziałaniem airbagów. Takie zdarzenia, choć niezmiernie rzadkie, osłabiają zaufanie do poduszek w samochodzie.
Tymczasem obrażenia, jakich doznają ludzie (pasażerowie) na skutek zadziałania airbagów, w większości spowodowane są nieprzestrzeganiem podstawowych zasad używania samochodów wyposażonych w poduszki gazowe.
Większość ofiar stanowią dzieci. Wraz z pojawieniem się airbagów dla pasażera dobiega końca kariera dziecięcych fotelików, montowanych na przednich siedzeniach tyłem do kierunku jazdy. Dziecko przewożone w ten sposób z poduszką w samochodzie z poduszką dla pasażera jest w razie wypadku o 30% bardziej narażone na odniesienie obrażeń, niż w samochodach, które tej poduszki nie posiadają. Podobnie dzieci do lat 12 i dorośli o wzroście poniżej 150 cm wzrostu nie powinni siadać w ogóle na fotelu obok kierowcy. Niedopuszczalne jest przewożenie dzieci na kolanach pasażera siedzącego obok kierowcy.
Niektórzy producenci samochodów (np. VW) oferują możliwość odłączenia airbagu dla pasażera, co wymaga jednak wizyty w autoryzowanym warsztacie. Ponowne uaktywnienie poduszki pasażera wymaga kolejnych odwiedzin w warsztacie i kolejnego wydatku. Jednak nie tylko dzieci zajmują miejsce obok kierowcy. Może się zdarzyć, że zanim serwis przywróci aktywność poduszki, dojdzie do wypadku, a nie chroniony pasażer dozna ciężkich obrażeń.
Tylko w niektórych autach (np. MERCEDES klasy A, czy MERCEDES SLK) można zabezpieczyć poduszkę pasażera łatwo dostępnym przyciskiem.
Dorośli, zarówno kierowcy jak i pasażerowie, powinni tak ustawić fotel, aby najmniejsza odległość od poduszki do ciała była nie mniejsza niż 30 cm . Zawsze przy tym należy pamiętać o zapięciu pasów bezpieczeństwa. Są one podstawowym zabezpieczeniem przed skutkami wypadku. Dla człowieka nie przypiętego pasami do fotela poduszka powietrzna jest groźniejsza niż jej brak, gdyż w momencie uderzenia auta w przeszkodę głowa zetknie się z kierownicą lub deską rozdzielczą jeszcze przed otwarciem airbagu, by po chwili otrzymać kolejne uderzenie workiem wypełniającym się z prędkością 300 km/h.
BOCZNE PODUSZKI.
Najnowsze modele aut mają też boczne poduszki zamontowane w drzwiach lub w bocznej części oparcia przedniego fotela. W samochodach wyposażonych w poduszki boczne nie ma możliwości wymiany głośników nawet wtedy, gdy sama poduszka umieszczona jest w oparciu fotela. Boczne airbagi uruchamiane są przez czujniki ciśnieniowe umieszczone w drzwiach, jakakolwiek więc ingerencja w szczelności czy objętości komory drzwiowej może zakłócić działanie tych czujników. Samych foteli nie wolno wyjmować z samochodu, nie wolno też nakładać na nie pokrowców, gdyż mogą uniemożliwić rozwinięcie się bocznych poduszek. Uszkodzenia tapicerki na drzwiach bocznych lub na fotelach przednich należy naprawiać wyłącznie w autoryzowanych warsztatach.
ZALETY I WADY PODUSZEK POWIETRZNYCH - AIRBAGÓW.
ZALETY:
Airbag w samochodzie ratuje życie.
Daje poczucie bezpieczeństwa.
W momencie wypadku chroni przed skutkami uderzenia.
4. Wszystkie elementy po otwarciu poduszki są wymieniane na nowe. Zmniejsza to ryzyko nie zadziałania poduszki po ponownym uderzeniu pojazdu w przeszkodę.
5. Stosuje się go już prawie we wszystkich samochodach osobowych jako wyposażenie podstawowe (airbagi dla kierowców).
6. Najmniejsza odległość od poduszki do ciała pasażera powinna wynosić około 30 cm .
Naprawiane są tylko i wyłącznie w autoryzowanych warsztatach.
8. Napełniają się bardzo szybko (około 300 km/h ) i w bardzo krótkim czasie (około 120 - 200 milisekund ).
WADY:
Lekkomyślnie użytkowane stają się śmiercionośne.
Duże natężenie hałasu podczas otwierania (około 120 dB ).
Duże koszty wymiany na nowe.
Duże rozpraszanie się we wnętrzu dymu i kurzu uciążliwego dla
pasażerów.
Działają skutecznie tylko przy zapiętych pasach bezpieczeństwa.
UKŁAD ANTYPOŚLIZGOW - A B S.
Kiedy jesienią i zimą wzrasta liczba wypadków, w kronikach policyjnych pojawiają się notatki: „...kierowca stracił panowanie nad pojazdem...”, „...pojazd wpadł w poślizg czego następstwem była kolizja...”. Wtedy kierowcy mówią o konieczności ostrożnej jazdy, o celowości praktycznej nauki kontrolowanego poślizgu. Wszystko to jest słuszne, lecz trzeba przyznać, że jedną z najistotniejszych przyczyn utraty panowania nad pojazdem jest po prostu niedoskonałość konstrukcji układu hamulcowego - blokowanie kół po gwałtownym naciśnięciu pedału hamulca. Zbyt gwałtowne hamowanie na śliskiej nawierzchni drogi może spowodować zablokowanie kół tylnych, może nastąpić zarzucenie pojazdu, a przy zablokowaniu kół przednich samochód przestaje reagować na ruchy kierownicą i porusza się ruchem prostoliniowym niezależnie od aktualnego ustawienia kół.
Układ hamulcowy powinien zapewniać:
Maksymalne skrócenie drogi hamowania.
Zachowanie sterowności i stabilności pojazdu.
Warunki te powinny być spełnione w każdej sytuacji drogowej, czyli:
niezależnie od błędu kierowcy,
na wszystkich rodzajach nawierzchni,
przy zmiennej przyczepności nawierzchni,
przy różnych współczynnikach przyczepności po obu stronach pojazdu,
przy zmiennych obciążeniach pojazdu,
przy różnym stanie ogumienia i przy uszkodzeniu opony.
Dlatego, aby zwiększyć skuteczność hamowania i zapobiec blokowaniu kół stworzono system antyblokujący ABS (Anti - Bloker - System).
Został on wprowadzony do produkcji po ponad 10 - letnim okresie rozwoju w 1978 roku.
Układ przeciwpoślizgowy ABS jest szeroko stosowany również w samochodach z silnikami o średnich i małych pojemnościach skokowych. Jego zadaniem jest kontrola i modyfikacja procesu hamowania w celu uniknięcia blokady kół we wszystkich warunkach eksploatacji pojazdu. Stosowanie ABS -u znacznie zwiększa bezpieczeństwo jazdy, umożliwia bowiem pełną kontrolę nad zachowniem kierunku jazdy, również podczas hamowania awaryjnego na nawierzchniach o małym współczynniku przyczepności. Wynika to z faktu, że ABS daje możliwość zmiany kierunku jazdy pojazdu w celu ominięcia przeszkody.
RYS HISTORYCZNY ROZWOJU URZĄDZEŃ PRZECIWPOŚLIZGOWYCH.
Historia ABS rozpoczęła się około 1920 roku. Gabriel Voisin (francuski konstruktor) wyposażył swój „Voisin - 2 w urządzenie, którego zadaniem było niedopuszczanie do blokowania kół jezdnych podczas hamowania pojazdu. Urządzenie to składało się z pomp hydraulicznych, zainstalowanych przy każdym kole.
W następnych latach powstało jeszcze kilka koncepcji urządzeń przeciwblokujących, lecz nie podjęto poważniejszych badań. Po drugiej wojnie światowej firma „DUNLOP” pracowała nad ABS-em do samolotów, aby w 1955 roku rozpocząć pracę nad ABS-em do pojazdów samochodowych. Pierwsze próby drogowe przeprowadzono na samochodzie wyścigowym w 1961 roku. W 1969 roku firma „TELDIX” opracowała elementy elektronicznego systemu urządzenia przeciwblokującego ABS. To właśnie urządzenie w 1978 roku montowano na życzenie do samochodów marki MERCEDES Benz. Wkrótce również firma BMW wyposaża samochody serii 600 i 700 w ABS. Od 1981 roku firma AUDI montuje ABS w modelach 200 SE i 200 ST. W 1983 roku Volvo w modelu 760 sprzedaje je wyposażone w ABS. W 1981 roku firma „WABCO” rozpoczęła produkcję elementów ABS dla powietrznych systemów uruchamiających hamulce samochodów ciężarowych i autobusów. Od 1981 roku kooperujące firmy NISSAN i HITACHI pracują nad ABS z pomiarem prędkości pojazdu za pomocą czujnika radarowego. Firma MITSUBIHI opracowała w 1982 roku ABS o uproszczonej konstrukcji dla tylnych kół jezdnych pojazdu.
UKŁAD ABS firmy - typu Teres Mk - II
opis ogólny.
Układ zapobiegający blokowaniu kół ABS firmy - typu Teres Mk - II jest wyposażony w cztery czujniki i trzy kanały. Układ spełnia dwie funkcje:
wspomaga działanie hamulców,
zapobiega blokowaniu kół.
Obie te funkcje są od siebie niezależne, ale w niektórych sytuacjach wykazują pewną współzależność.
Dzięki wspomagającemu działaniu hamulców kierowca może naciskać na pedał hamulca z mniejszą siłą. Płyn pod ciśnieniem jest dostarczany przez obwód wysokiego ciśnienia, w którego skład wchodzi:
pompa elektryczna,
akumulator,
zbiornik ciśnienia.
Pompa jest sterowana przez wyłącznik ciśnieniowy. Funkcja wspomagania działania hamulców jest niezależna od podciśnienia wytwarzanego przez silnik. Układ działa prawidłowo również w przypadku niezamierzonego wyłączenia silnika.
Funkcja zapobiegania blokowaniu kół jest realizowana podczas hamowania niezależnie od współczynnika przyczepności kół do nawierzchni drogi i wartość siły działającej na pedał hamulca. Za właściwą regulację odpowiada hydrauliczny zespół sterujący z zaworami elektromagnetycznymi otrzymujący sygnały od elektronicznego zespołu sterującego (EZS)
Hydrauliczny zespół sterujący zapewnia zmniejszenie ciśnienia w zaciskach hamulców. Prędkość chwilowa jest stale mierzona we wszystkich czterech kołach, a ciśnienie hydrauliczne zostaje zmniejszone tylko w tych zaciskach hamulców kół, które wykazują tendencje do blokowania.
Regulacja ciśnienia jest realizowana niezależnie w trzech obwodach:
Koła przedniego lewego,
Koła przedniego prawego,
Kół tylnych.
Obwód kół tylnych jest wspólny dla obu zacisków hamulcowych, a proces hamowania jest regulowany zgodnie z zasadą „select - cow” (tzw. wybór powolny).
Głównym elementem układu jest EWS (elektroniczny zespół sterujący). Odbiera on sygnały od czterech czujników prędkości kół oraz od czujnika położenia pedału hamulca i wyłącznika ciśnieniowego, a następnie przesyła sygnały sterujące do zaworów elektromagnetycznych w celu zredukowania - zmniejszenia ciśnienia w zaciskach tych kół, które mają tendencje do blokowania podczas hamowania. Ewentualne nieprawidłowości (niesprawności) w obwodzie elektrycznym są sygnalizowane przez zaświecenie odpowiednich lampek kontrolnych na tablicy rozdzielczej. W tej samej chwili układ elektroniczny wyłącza funkcję zapobiegającą blokowaniu kół. Układ hamulcowy działa wówczas jak układ bez ABS -u, dlatego też należy pamiętać, że w przypadku gwałtownego hamowania może dojść do zablokowania kół.
Elektroniczny zespół sterujący realizuje również tzw. funkcję autodiagnostyczną, umożliwiającą rejestrowanie i wprowadzenie do pamięci ewentualnych usterek w obwodzie elektrycznym lub jego elementach składowych. Autodiagnoza (tzw. diagnoza własna) umożliwia zidentyfikowanie (zlokalizowanie) usterek występujących chwilowo, dzięki włączeniu lampki kontrolnej na tablicy rozdzielczej pojazdu samochodowego.
Rozmieszczenie poszczególnych elementów układu ABS Teres Mk -II oraz schemat budowy układu i schemat blokowy pokazują rysunki w załączniku pracy.
Obwód elektroniczny odpowiada za prawidłowe działanie układu ABS. Składa się on z następujących podzespołów:
elektroniczny zespół sterujący (EZS),
czujniki prędkości kół,
lampka sygnalizacyjna - kontrola ABS.
ELEKTRONICZNY ZESPÓŁ STERUJĄCY.
Jest on zasadniczym elementem układu. Otrzymuje on sygnał od:
czterech czujników kół,
czujnika położenia pedału hamulca,
czujnika wskazania wartości ciśnienia,
czujnika poziomu płynu hamulcowego.
Kontroluje także działanie elektrozaworów w hydraulicznym zespole sterującym oraz zaworu głównego na pompie hamulcowej.
Istnieją dwa różne rodzaje obwodów, różniące się od siebie sposobami zasilania i sterowania elektronicznego:
1. zasilanie elektrozaworów sygnałem ujemnym i przerywanym sygnałem dodatnim /+12 V/ ( zasilanie elektrozaworu głównego jest za pomocą sygnału ujemnego od masy i przerywanego sygnału dodatniego /+12 V/),
2. zasilanie elektrozaworów stałym prądem dodatnim od przekaźnika głównego (+12 V - przy włączonym zapłonie) oraz przerywanym sygnałem ujemnym ( zasilanie elektrozaworu głównego za pomocą stałego sygnału dodatniego od przekaźnika głównego /+12 V/ - przy włączonym zapłonie) i przerywanego sygnału ujemnego.
Oba te obwody różnią się jedynie typem zastosowanego elektronicznego zespołu sterującego i sposobem połączeń elektrycznych. Zasada działania obu obwodów jest taka sama.
EZS kontroluje w sposób ciągły informacje pochodzące od czujników prędkości poszczególnych kół i ustala częstotliwość zmian prędkości (około 100 pomiarów na sekundę).
W przypadku nagłego zmniejszenia prędkości jednego lub większej liczby kół podczas hamowania EZS interweniuje w ułamku sekundy i odblokowuje, zmniejsza ciśnienie nacisku koła, które przestało się obracać. W tej fazie pracy EZS przekazuje sygnał sterujący do elektrozaworu głównego i elektrozaworów w hydraulicznym zespole sterującym, który jest odpowiedzialny za prawidłowy przebieg hamowania zablokowanego koła. Szybkość działania EZS jest bardzo duża i może on dokonać 10 korekcji w czasie jednej sekundy.
W przypadku wystąpienia, stwierdzenia nieprawidłowości w funkcjonowaniu zespołu EZS, powoduje natychmiastowe włączenie - zaświecenie lampki kontrolnej ABS i wyłączenie układu ABS.
Układ hamulcowy funkcjonuje wówczas tak jak układ tradycyjny, z wyjątkiem tych przypadków, gdy nieprawidłowość, niesprawność dotyczy obwodu odpowiedzialnego za utrzymanie dużego ciśnienia.
CZUJNIKI PRĘDKOŚCI KÓŁ.
Mierzą one prędkość obrotową każdego koła. Są to czujniki typu indukcyjnego o zmiennej reluktancji. Są zbudowane z uzwojenia i rdzenia magnetycznego, znajdującego się w szczelnej - cylindrycznej obudowie metalowej. Każdy z czujników jest zamontowany na wprost tarczy, z naciętymi obwodowo zębami (96 zębów w odległości od siebie około 1 mm). Tarcze te są przymocowane do piast kół, toteż poruszają się z taką samą prędkością - przy każdym obrocie koła w czujniku jest indukowanie 96 impulsów .
Czujniki są połączone z elektronicznym zespołem sterującym za pomocą przewodów otoczonych ekranizującym oplotem metalowym. Informacja o prędkości jest przekazywana przez czujniki w postaci prądu przemiennego, którego częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości obrotowej koła.
Elektroniczny zespół sterujący ustala prędkość obrotową koła na podstawie częstotliwości przekazywanej przez poszczególne czujniki, co ilustruje rysunek w załączniku do pracy dyplomowej.
LAMPKA SYGNALIZACYJNA - KONTROLNA ABS.
Lampka sygnalizacyjna - kontrolna ABS jest umieszczona na tablicy rozdzielczej samochodu, zazwyczaj świeci na żółto. Zależnie od marki samochodu - producenta lampka może mieć różne rozwiązania graficzne i różne napisy np.: „ANTI-LOCK”, „ABS”, „ABR” itp.
Włączenie lampki kontrolnej sygnalizuje kierowcy, że nie może liczyć na działanie układu ABS i że w przypadku gwałtownego hamowania może dojść do zablokowania kół. Lampka ta ostrzega o braku działania układu ABS, nie sygnalizuje natomiast uszkodzeń układu hamulcowego.
Uszkodzenia układu mogą być ewentualnie sygnalizowane przez:
- włączenie się lampki kontrolnej sygnalizującej zużycie okładzin hamulcowych,
- włączenie się lampki kontrolnej niskiego ciśnienia płynu w układzie hamulcowym.
Lampki te sygnalizują w kolorze czerwonym.
Lampka kontrolna ABS może sygnalizować nie tylko sam fakt wyłączenia się układu, lecz także rodzaj usterki przez EZS po przez odpowiednio zakodowaną sekwencję ilości błysków.
SYSTEM ABD- indywidualny sterownik poszczególnych kół.
System ten przedstawia rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
Sterownik rejestruje prędkość liniową - obwodową poszczególnych kół napędzanych są porównywane między sobą, jak również z prędkością kół nie napędzanych. Jeżeli zostanie przekroczona zaprogramowana różnica prędkości, sterownik wysyła polecenie do zespołu zaworów i koło, które „boksuje” zostanie przyhamowane. W wyniku takiego rozkładu sił w napędzanym drugim kole zostanie zwiększony moment obrotowy. W tym momencie staje się jasne, że hydroagregat w systemie ABD musi regulować ciśnienie płynu hamulcowego w każdym kole indywidualnie.
FAHRDYNAIKREGELUNG (FDR) - DYNAMICZNY REGULATOR JAZDY.
Rozwiązanie to w dużym stopniu zapobiega utracie stabilności przez jadący pojazd i zmniejsza dzięki temu ryzyko wypadku. FDR jest logiczną kontynuacją ABS -u i ASR -u. FDR działa, gdy pojazd toczy się swobodnie i interweniuje (w razie potrzeby) bez udziału kierowcy.
W zależności od sytuacji na drodze, system ten może przyhamować wybrane koło nie tylko jedno, ale też jednocześnie obydwa koła znajdujące się na tej samej osi, po jednej osi pojazdu, lub koła znajdujące się po przekątnej osi pojazdu. W ten sposób samochód stabilizuje się, a ryzyko zarzucenia przodu, lub tyłu pojazdu zostaje w dużym stopniu ograniczone.
Zasady działania FDR ukazuje rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
Zarówno FDR, ABS i ASR spełniają podobne funkcje. Zablokowane, lub obracające się koło w miejscu, którego poślizg przekracza pewną granicę, nie jest w stanie utrzymać kierunku jazdy nadanego przez kierowcę. Jednak zarówno ABS jak i ASR zapobiegają jedynie niepożądanemu poślizgowi wzdłuż kierunku jazdy, a przecież poślizg boczny (także powodujący utratę przyczepności), może być równie groźny. Jeżeli siły znoszenia bocznego jednego lub więcej kół okazują się niewystarczające może dojść do tzw. zarzucenia pojazdu, zwłaszcza podczas pokonywania zakrętów.
Aby FDR mógł porównać (stwierdzić) różnicę pomiędzy kierunkiem jazdy zadanym przez kierowcę, a rzeczywistym torem ruchu pojazdu, musi dysponować sporą liczbą czujników i pokaźną mocą obliczeniową sterownika obliczeniowego.
Oprócz ABS -u system wykorzystuje czynniki prędkości kątowej, przyśpieszenia poprzecznego, kąta skrętu kierownicy oraz ciśnienia w układzie hamulcowym. Do określenia zadanego kierunku jazdy służy czujnik kąta skrętu kierownicy, przekazujący informacje do komputera, poza tym do sterownika musi dotrzeć informacja, czy samochód przyśpiesza, toczy się swobodnie, czy też hamuje.
W praktyce działanie FDR -u przebiega następująco:
Jeżeli samochód przy pokonywaniu zakrętu zbacza z kursu zadanego, system koryguje błąd, przyhamowując tylne koło znajdujące się po wewnętrznej stronie zakrętu. Jednocześnie zmniejszając moc silnika, FDR może w odpowiednim stopniu zmniejszyć wartość momentu napędowego. Jeżeli z kolei zbyt mała jest siła znoszenia bocznego na tylnej osi, co grozi wpadnięciem w poślizg, lub nawet obrócenie się pojazdu wokół własnej osi pionowej, FDR przyhamowuje przednie koło po zewnętrznej stronie zakrętu.
ELEKTRONICZNE HAMULCE POWIETRZNE (ELB).
W miarę pokonywania trudności - rozwiązywanie problemów związanych z wytworzeniem niezawodnych systemów ABS/ASR zarówno w samochodach osobowych jak i użytkowych, firma BOSCH dokonała dalszego kroku w rozwoju systemów hamulcowych i wprowadza obecnie do eksploatacji sterowane elektroniczne hamulce powietrzne (ELB). Ten system integrujący elektronikę z układami powietrznymi (samochody ciężarowe, autobusy) i mechanicznymi wykorzystuje sprężarkę powietrzną z jej wyposażeniem, zbiorniki powietrza i powietrzne cylindry hamulcowe kół z dotychczasowego układu konwencjonalnego.
Natomiast ELB reguluje ciśnienie hamowania proporcjonalnie do kąta położenia pedału hamulcowego, działając na zawory elektromagnetyczne zabudowane przy kołach jezdnych.
Dzięki temu następuje szybszy niż w układzie konwencjonalnym przyrost ciśnienia w cylindrach - siłownikach hamulcowych i ich odpowietrzanie przez zawory układu ABS.
W oparciu o sygnały jakimi są: ciśnienie hamowania i poślizg rejestrowany przez zintegrowany układ ABS/ ASR - system ELB zapewnia jednoczesne działanie hamulców wszystkich kół, w tym również kół przyczep i naczep oraz skrócenia drogi hamowania.
Urządzenia zapobiegające blokowaniu kół ABS zazwyczaj stanowią dodatkowe, nieobowiązkowe i drogie wyposażenie samochodu.
Stosowanie układu ABS może przynieść następujące korzyści:
1) możliwość zmiany toru jazdy pojazdu podczas hamowania, co zmniejsza prawdopodobieństwo spowodowania wypadku,
zwiększenie bezpieczeństwa czynnego,
odciążenie kierowcy podczas długiej jazdy,
zmniejszenie zużycia ogumienia,
poczucie komfortu bezpieczeństwa.
Wprowadzenie do samochodów układu ABS jako obowiązkowego wyposażenia zwiastuje bezpieczeństwo na drodze. Wraz z upływem czasu zwiększa się coraz bardziej troska o bezpieczeństwo użytkowników dróg, a co za tym idzie niezbędny rozwój techniki mającej spełniać coraz to wyższe wymagania stawiane konstruktorom projektującym wcześniej wspomniane układy.
B A S - BRAKE ASSIST - ELEKTRONICZNY SYSTEM SKRACAJĄCY DŁUGOŚĆ DROGI HAMOWANIA.
Jako pierwsza firma na świecie MERCEDES opracował elektroniczny system skracający długość drogi hamowania w awaryjnych sytuacjach.
Brake Assist (BAS) jest już elementem standardowego wyposażenia wszystkich modeli klasy E.
Układ ten wykorzystuje fakt, że w sytuacji awaryjnego hamowania kierowcy zazwyczaj nie naciskają odpowiednio mocno na pedał hamulca w pierwszej fazie hamowania.
BAS jest integralną częścią serwo układu hamulcowego. Awaryjne hamowanie jest rozpoznawane poprzez przyśpieszone przemieszczenie pedału hamulca za pośrednictwem czujnika położenia membrany. Informacja jest przesyłana do urządzenia sterującego, które z kolei uaktywnia zawór magnetyczny zwiększający do maksimum ciśnienie w układzie hamulcowym.
Tak więc dochodzi do niebezpiecznej sytuacji na drodze, BAS rozpoznaje je w momencie gwałtownego uruchomienia pedału hamulca i reaguje natychmiastowym pełnym hamowaniem.
Nowy system współpracuje z układem ABS. Kiedy dochodzi do zablokowania kół na skutek pracy BAS, układ zapobiegający blokowaniu kół reaguje identycznie jak w innych samochodach, tzn. korektą ciśnienia w układzie hamulcowym.
Jak wykazały testy, droga hamowania z prędkości 100 km/h, aż do zatrzymania pojazdu, liczona od momentu pojawienia się zagrożenia na drodze wynosi z powodu niewystarczającego błyskawicznej reakcji kierowcy 73 m, a z układem BAS może zostać skrócona do 40 m.
Rysunek przedstawiony jest w załączniku pracy dyplomowej.
URZĄDZENIE PRZECIWPOŚLIZGOWE TCS.
Coraz więcej samochodów, zarówno osobowych jak i ciężarowych, wyposażonych jest w układy zapobiegające zrywaniu przyczepności kół do nawierzchni podczas ruszania. Ma to niebagatelne znaczenie podczas jazdy po mokrych, zabłoconych lub oblodzonych odcinkach dróg.
Szwedzi usiłujący w maksymalnym stopniu przystosować swoje samochody do warunków eksploatacji jesienno - zimowej wyposażają swe samochody SAAB 9000 w urządzenie TCS (Traction Control System) zapobiegające w czasie przyśpieszania poślizgowi kół na śliskich nawierzchniach. Współpracuje ono z urządzeniem przeciwblokującym ABS, stanowiącym seryjne wyposażenie większości modeli SAABA 900. Wspólny jest czujnik impulsów w kołach, elektroniczny układ sterujący i zespół rozdzielczy, w skład którego wchodzi pompa wysoko ciśnieniowa oraz zawór rozdzielczy. Jedynymi dodatkowymi zespołami są dwa zawory kontrolne i zespół elektronicznego sterowania wtryskiem paliwa. Ten ostatni stanowi bodajże najważniejszy element całego układu, bowiem zależnie od otrzymywanych impulsów zmniejsza dawkę wtryskiwanego do silnika paliwa.
W ułamku sekundy, w którym następują zróżnicowane warunki tarcia na dwóch napędzanych kołach, zadziała hamulec tego koła, które utraciło przyczepność i zapobiegnie jego rozbiegowi. Do koła, które utraciło przyczepność do jezdni moment obrotowy jest przekazywany bez ograniczeń. Kiedy kierowca naciskając energicznie pedał przyśpieszenia żąda przeniesienia jeszcze większego momentu obrotowego do napędzanych kół, wówczas elektroniczna jednostka sterująca wtryskiem paliwa zaczyna swe działanie i wtrysk jest ograniczony, aż do chwili
odzyskania przyczepności obu kół do jezdni. Takie działanie występuje z największą intensywnością przy prędkościach do 40 km/h.
Przy prędkościach powyżej 40 km/h, jeśli tylko do elektronicznego układu sterującego dociera sygnał o poślizgu któregokolwiek z napędzanych kół, wówczas bez przyhamowania koła nadawany jest impuls do jednostki sterującej wtryskiem paliwa, ograniczający jego wielkość.
Im większa jest prędkość samochodu, tym mniejsza jest intensywność działania układu TCS i przy prędkościach powyżej 100 km/h jest ono już niewielkie, ażeby ustać całkowicie przy prędkości 200 km/h. (Rysunek w załączniku pracy dyplomowej.)
Układ TCS okazuje się najbardziej przydatny podczas jazdy po lodowych „plackach” na jezdni. Jego działanie jest szczególnie zauważalne podczas pokonywania wzniesień na śliskiej nawierzchni, kiedy odciążane są przednie koła samochodu. Również na zakrętach przyczepność kół samochodu do oblodzonej nawierzchni jest zdecydowanie lepsza . Czasem może się zdarzyć, że podczas długotrwałych zjazdów ze wzniesień, czy też w czasie holowania przyczepy samochodem po górskich, śliskich drogach urządzenie TCS może czasowo przestać działać.
Przegrzanie hamulców jest sygnalizowane światłem kontrolnym na tablicy rozdzielczej. W praktyce intensywna praca układu TCS może spowodować wzrost temperatury hamulców zaledwie o 25o C.
Po układach ABS i TCS, pojawił się system stanowiący niejako odwrócenie ABS - system MSR regulacji momentu napędowego.
Tak jak ABS hamuje koła obserwując ich zachowanie, tak MSR przy redukcji biegów, czy szybkim zdjęciu nogi z pedału przyśpieszenia, sam przyśpiesza by zapobiec poślizgowi wynikającemu z przenoszenia nadmiernego momentu obrotowego.
PASY BEZPIECZEŃSTWA I ZAGŁÓWKI.
ROLA PASÓW BEZPIECZEŃSTWA W PODWYŻSZANIU BEZPIECZEŃSTWA BIERNEGO.
Na pytanie, czy pasy bezpieczeństwa ratują nasze życie i zdrowie, można jednoznacznie odpowiedzieć - TAK.
W ponad 90% przypadków działanie pasa bezpieczeństwa jest zdecydowanie pozytywne. Przy zderzeniach czołowych, stanowiących około 60% wypadków, ilość ofiar śmiertelnych w porównaniu do wypadków, w których ofiary nie używały pasów bezpieczeństwa, zmalała o 55%. Znaczne obniżenie ilości ofiar śmiertelnych odnotowano także w odniesieniu do dachowań samochodów, stanowiących około 11% ogółu wypadków. Wynosi ono około 80%. We wszystkich innych grupach wypadków zanotowano również obniżenie liczby ofiar śmiertelnych. Tylko w paru procentach wypadków pasy bezpieczeństwa były źródłem dodatkowych obrażeń. Jeśli w paru procentach wypadków pasy bezpieczeństwa, to przy niesprzyjającym zbiegu okoliczności można zginąć w wypadku drogowym już przy prędkości 20 km/h. Natomiast skutki ewentualnych obrażeń, np. głowy, mogą się okazać długotrwałe.
Według badań firmy VOLVO, stosowanie pasów bezpieczeństwa na tylnych fotelach obniża częstość występowania obrażeń ogólnych u dzieci aż o 52%, a u dorosłych o 28%. Firma VOLVO wykazała również, że następuje zredukowanie częstości obrażeń głowy u dzieci z 17% do 3%, a u dorosłych z 17% do 10%.
URZĄDZENIA WSPOMAGAJĄCE DZIAŁANIE PASÓW BEZPIECZEŃSTWA ORAZ WSPÓŁPRACA PASÓW Z INNYMI RODZAJAMI ZABEZPIECZEŃ.
Automatyczne pasy bezpieczeństwa nie przylegają całkowicie do ciała, gdy zakłada się je na zbyt grubą kurtkę lub płaszcz. Wtedy na pasie powstaje luz i zapięty nim pasażer przesuwa się przy zderzeniu o kilkanaście centymetrów do przodu, zanim zostanie zatrzymany przez zablokowany pas. Ryzyko obrażeń głowy jest tu znacznie wyższe i większe jest obciążenie oddziałujące przez pas na rozpędzone ciało pasażera. Aby zapobiec temu zjawisku, od kilku lat stosuje się tzw. napinacze pasów.
Zadaniem ich jest likwidacja wydłużenia taśmy pasa, które występuje pod wpływem siły bezwładności ciała, i tym samym niedopuszczenie do kontaktu z innymi elementami wnętrza nadwozia. Czujnik opóźnień uruchamia napinacz jeżeli pojawi się opóźnienie odpowiadające czołowemu zderzeniu z barierą z prędkością co najmniej 20 km/h. Nie jest możliwe przypadkowe uruchomienie układu w czasie drobnych zderzeń „parkingowych”, czy też podczas jazdy po wyboistej drodze. Uruchomienie napinacza powoduje w ułamku sekundy skrócenie czynnej długości pasa 0 140 lub nawet 180 mm.
Firma OPEL stosuje w swoich samochodach mechaniczne napinacze pasów dla przednich foteli. W przypadku zderzenia czołowego powodującego opóźnienie przekraczające wielkość występującą w czasie próby barierowej przeprowadzonej z prędkością 20 km/h, specjalny czujnik, zamocowany na szynie prowadzącej siedzenie, wyzwala silną sprężynę pociągającą zamek pasa ku dołowi. Wstępne napięcie pasa wynosi wówczas 200 daN. Dzięki temu pas przechodzący przez pierś oraz nad biodrami pasażera pociągany jest do tyłu maksymalnie o 160mm.
Napinacz pasa ma dodatkowy hamulec: przesuwający się wzdłuż eliptyczny krążek powoduje, że pas pozostaje naprężony również po zderzeniu. Zapobiega on poluzowaniu napiętego pasa w przypadku gdy pasażer lub kierowca przesuną się do przodu obciążając przy tym pas bezpieczeństwa. Napinacz wyzwala się przy zderzeniu czołowym, przy czym kąt uderzenia może odchylać się w bok maksymalnie o 30 stopni. Opóźnienie musi wynosić przynajmniej 6g (1g = 9,81 m/s2). Przy mniejszym opóźnieniu lub przy uderzeniu z tyłu napinacz nie jest wyzwalany.
Rysunek mechanicznego napinacza pasów bezpieczeństwa stosowany w przednich fotelach w samochodach firmy OPEL przedstawia rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
Napinacz pasów bezpieczeństwa we FIACIE PUNTO posiada oryginalne rozwiązanie, w którym pirotechniczny mechanizm uwalniany przez układ elektronicznych czujników przyśpieszenia oddziaływuje na szpulę pasów, a nie na klamrę jak w większości samochodów. FIAT twierdzi, że ten układ jest skuteczniejszy mając mniejszą zwłokę w działaniu.
Rysunek pirotechnicznego mechanizmu napinającego pas bezpieczeństwa zastosowany w samochodzie FIAT PUNTO w załączniku pracy dyplomowej.
Nowo opracowany przez inżynierów firmy RENAULT system PRS, zastosowany w modelu Megane, składa się z typowego trzypunktowego bezwładnościowego pasa wyposażonego w pirotechniczny napinacz oraz - i to jest nowość - systemu programowanego rozpraszania energii oddziaływania zaciskającego się pasa na ciało człowieka. Po czołowym uderzeniu w przeszkodę, czujniki nakazują odpalenie ładunków napinaczy pasów w taki sposób, by ściśle przylegały do ciała pasażera i przytrzymywały tułów w fotelu. Siły bezwładności wywołane zderzeniem powodują przemieszczenie ciała ku przodowi. Ruch ten wyhamowują taśmy pasów, co powoduje powstanie ogromnego nacisku na klatkę piersiową pasażera. Skutkiem nierzadko bywają złamania żeber, obojczyka, czy mostka. Programowany System Bezpieczeństwa w chwili osiągnięcia granicznych wartości nacisku tułowia na pas powoduje jego wydłużenie o około 45 mm. Wydłużenie pasa jest możliwe dzięki specjalnemu umocowaniu rolki zwijacza pasów do nadwozia samochodu. W nowym systemie między nadwoziem, a zwijaczem znajduje się odpowiednio wyprofilowana kształtka z blachy stalowej o grubości 4 mm. Gdy podczas zderzenia zostaje osiągnięta graniczna wartość nacisku pasa na tułów, kształtka rozrywa się w kontrolowany sposób, umożliwiając przesunięcie się rolki zwijacza do góry i tym samym wydłużenie pasa.
Cały proces działania pasów bezpieczeństwa trwa zaledwie 110 milisekund. Zalety systemu PRS to obniżenie o 30% przyśpieszenia działającego na głowę pasażera, o 35% sił działających na klatkę piersiową i o 58% momentu przegięcia szyi.
Programowy System Bezpieczeństwa (PRS) stosowany w samochodach RENAULT przedstawia rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
Wprowadzenie urządzeń amortyzujących do pasów bezpieczeństwa (rozwiązani firmy PEUGEOT), o amortyzacji wynoszącej 20% wartości krytycznej, umożliwia zmniejszenie siły naprężającej pas bezpieczeństwa przy zderzeniu samochodu z prędkością 48 km/h od wartości 32 kN do 24 kN. Wartość opóźnienia zmniejsza się odpowiednio z 45g do 30g. Urządzenie amortyzujące składa się z korpusu o kształcie cylindra, wewnątrz którego jest umieszczona wkładka odlana z tworzywa sztucznego - elastomeru. Taśma pasa, przymocowana do końca trzona, przemieszcza suwak, którego kształt odpowiada wewnętrznemu kształtowi wkładki z tworzywa sztucznego. Pod działaniem przemieszczającego się suwaka wkładka z tworzywa sztucznego doznaje promieniowego plastycznego odkształcenia od strony suwaka i przeciwdziała równocześnie przemieszczaniu się trzona. Gdy pod działaniem siły przyłożonej do osi trzona suwak przemieści się w lewo, wkładka z tworzywa sztucznego odtwarza swój pierwotny kształt i przeciwdziała przemieszczaniu się suwaka do tyłu.
Urządzenie amortyzujące zastosowane na końcu pasa bezpieczeństwa znacznie łagodzi uderzenia na pasażera znajdującego się w samochodzie. Mimo tych zalet, w dalszym ciągu pozostaje nierozwiązany problem bardzo istotnej wady pasów bezpieczeństwa, a mianowicie zjawiska zwanego uderzeniem królika, polegającego na wtórnym uderzeniu pasażera przy jego powrocie na siedzenie; zjawisko to zagraża człowiekowi ciężkimi obrażeniami.
Schemat ilustrujący zasadę działania urządzenia amortyzującego oraz graniczne wartości sił działających na organy ciała ludzkiego podczas zderzenia samochodów przedstawiają rysunki w załączniku pracy dyplomowej.
Pierwsze generacje urządzeń aktywizujących działanie poduszki powietrznej i układu napinania pasów bezpieczeństwa firma BOSCH produkowała już od 1980 r. Ich obecne, udoskonalone odmiany odznaczają się wysoką precyzją działania i niezawodnością. Jest to szczególnie ważne, gdyż układ wyzwalający nie może ulegać starzeniu i pomimo 10 - letniej nawet bezczynności powinien w momencie krytycznym zainicjować proces skutecznej osłony przy najpoważniejszych kolizjach. Działając w ciągu kilkunastu milisekund od zderzenia podwójne czujniki elektroniczne przesyłają do mikroprocesora sygnały informujące o wyzwalanej energii. Mikroprocesor integrujący funkcje oceny przyśpieszeń i wyzwolenia działań zarówno poduszek powietrznych jak i napięcia pasów bezpieczeństwa nadaje w ciągu następnych kilkunastu milisekund sygnał uruchamiający cały układ bezpieczeństwa. Oprogramowanie funkcjonowania układu elektronicznego jest dostosowane do parametrów każdego typu samochodu w uzgodnieniu z jego producentem.
Ogólny układ funkcjonowania poduszek powietrznych i napinaczy pasów sterowany przez system wyzwalający BOSCH przedstawia rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
SYSTEM „PROCON - TEN”
Jednym ze sposobów podwyższania bezpieczeństwa biernego jest stosowana m. in. w samochodach firmy AUDI, koncepcja wzdłużnie umieszczonego silnika z przodu samochodu. W przypadku kolizji, jego zawieszenie zapewnia przemieszczenie silnika skośnie w dół, a więc ogranicza w znacznym stopniu niebezpieczną deformację przedniej części przedziału pasażerskiego. Przemieszczenie silnika jest wykorzystywane we wszystkich modelach AUDI, do aktywizowania oryginalnego systemu bezpieczeństwa „procon - ten”. Oddziaływując na układ krążkowo - linowy, przemieszczający się silnik powoduje przesunięcie, przy najpoważniejszych zderzeniach, aż do tablicy rozdzielczej, koła kierowniczego oraz dodatkowo napięcie pasów kierowcy i współpasażera jadącego z przodu, dociskając ich do oparć foteli.
Rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
AKTYWNY ZAGŁÓWEK
W samochodach nowej generacji SAAB mają być stosowane „aktywne zagłówki” opracowane wspólnie z firmą Delphi ( SAAB Active Head Restrain - SAHR ). Ich zadaniem jest zwiększenie bezpieczeństwa pasażerów podczas tylnych kolizji. Działanie oparto na zasadzie dźwigni: siła, z jaką ciało naciska plecami na oparcie fotela w momencie kolizji, jest przenoszona przez umieszczoną tam płytę na wspornik zagłówka, który zostanie przesunięty do przodu podpierając głowę.
Punktem wyjścia do skonstruowania tego mechanizmu było stwierdzenie, że w wyniku częstych przecież tylnych kolizji pasażerowie doznają niebezpiecznej kontuzji - przesunięcia górnych kręgów - nawet przy stosunkowo niskich prędkościach jazdy.
SAHR jest tak skonstruowany, że działa w czasie tylnych kolizji, gdy obciążenia pasażerów odpowiadają uderzeniu czołowemu w sztywną przeszkodę z prędkością 15 km/h. Uwzględnienie w tym układzie masy ciała gwarantuje indywidualną i skuteczną ochronę górnej części kręgosłupa. W przeciwieństwie do poduszek powietrznych, które po zderzeniu należy wymieniać, SAHR po przyjęciu uderzenia wraca automatycznie do pozycji wyjściowej i może działać dalej bez dodatkowych kosztów.
Zasadę działania aktywnego zagłówka SAHR przedstawia rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
SZTYWNA STRUKTURA, WZMOCNIENIA BOCZNE, STREFY KONTROLOWANEGO ZGNIOTU.
Podstawowym sposobem zmniejszania obciążeń działających na pasażera jest pochłonięcie energii kinetycznej uderzenia za pomocą układu tłumiącego. W istocie, im dłuższy jest czas opóźnienia samochodu, tym mniejsze są obciążenia od sił bezwładnościowych, a więc mniejsze obciążenia działające na obiekt. Energia kinetyczna uderzenia może być wytracona zarówno przez sam samochód, jak też przez układ ograniczający przemieszczenie pasażera w kabinie. Podczas zderzenia czołowego powstają największe obciążenia udarowe i dlatego właśnie ten rodzaj katastrofy wymaga specjalnego traktowania przy konstruowaniu samochodu. Projektant powinien dążyć do tego, aby:
zmniejszyć maksymalne obciążenia od sił bezwładności,
spowodować, aby intensywność przyrostu wartości opóźnienia była kontrolowana,
ustalić dopuszczalny poziom opóźnienia,
zmniejszyć do minimum impuls siły odczuwany przez pasażera w początkowej chwili uderzenia,
zapewnić odchylenie w bezpiecznym kierunku przedmiotów wystających do wnętrza kabiny,
przewidzieć wystarczająco sztywną konstrukcję kabiny.
W przypadku zderzenia czołowego z prędkością początkową 80 km/h opóźnienia osiągają wartość 65 g. Dzięki odpowiednim zmianom konstrukcji samochodu wartości maksymalnego opóźnienia można zmniejszyć do 30 - 40 g.
Zastosowanie w przedniej części nadwozia materiałów i elementów mających zwiększoną energochłonność udarową (np. materiały o konstrukcji ulowej, amortyzatory hydrauliczne, kruche rury aluminiowe) zwiększa w istotny sposób właściwości ochronne nadwozia w razie zderzenia czołowego. Wykorzystanie rur aluminiowych do amortyzacji uderzenia zwiększa nieznacznie masę konstrukcji, podczas gdy charakter przebiegu obciążeń od sił bezwładności przy uderzeniu w istotny sposób zmienia się. Oprócz tego, pozytywne wyniki można osiągnąć dzięki zastosowaniu zwykłych stalowych elementów nadwozia, jeżeli przy ich konstruowaniu wychodzi się z założenia zapewnienia progresywnego odkształcenia przedniej części nadwozia w razie uderzenia.
Schemat ilustrujący wpływ sztywności poszczególnych części nadwozia na bezpieczeństwo samochodu w razie zderzeń podłużnych przedstawia rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
Jeszcze kilkanaście lat wstecz, podstawowe zmiany polegały na wzmocnieniu jednych i osłabieniu innych części ramy lub tłoczonych elementów samochodu dla skupienia wytraconej energii jak najdalej od przedziału pasażerskiego. W tym celu wykonano:
dodatkowe otwory i wgłębienia na przednich podłużnicach ramy silnikowej,
żebra usztywniające na osłonach przeciw błotnych kół,
ukośnice na podłużnicach,
przedłużacze amortyzacyjne do przednich podłużnic.
Równocześnie zwiększano sztywność kabiny pasażerskiej.
W samochodach o nadwoziu nie samonośnym zwiększeniu sztywności środkowej części nadwozia sprzyja obecność ramy, jednakże właśnie rama w pewnym stopniu utrudnia realizację zasady postępowego odkształcenia przedniej części nadwozia. W celu wyeliminowania tej wady, w niektórych amerykańskich samochodach zastosowano ramę o zmiennym kształcie części przedniej, która przy uderzeniu składa się w harmonijkę. Dzięki temu energia zderzenia zostaje zlokalizowana w przedniej części samochodu na wystarczająco bezpiecznej odległości od kabiny pasażerskiej.
Nadwozie współczesnego samochodu osobowego cechuje znaczna gradacja sztywności. Segment przedni i tylny jest przeznaczony do pochłaniania energii i w czasie wypadku ulega deformacji, natomiast środkowy segment nadwozia powinien być sztywny i nieodkształcalny. Wymagania zawarte w obowiązujących i zapowiadanych przepisach homologacyjnych i innych zaleceniach ( np. próby ADAC ) powodują konieczność starannego projektowania struktury. Już we wczesnym etapie prac konstrukcyjnych dokonuje się komputerowej analizy wytrzymałości nadwozia w oparciu o metodę elementów skończonych. Symulacja różnych stanów obciążeń pozwala na optymalne rozwiązanie poszczególnych węzłów struktury, dobór przekrojów oraz kształtów poszczególnych elementów. Efektem jest sztywny przedział osobowy zapewniający zachowanie dostatecznej strefy przeżycia w niemal wszystkich rodzajach wypadków oraz umożliwiający ewakuację przez drzwi otwierane bez użycia narzędzi. Wykonywane później próby zderzeniowe prototypów są potwierdzeniem wcześniejszych obliczeń. Zachowanie długości całkowitej pojazdu segmentu A i B rzędu 3,3 m ( w Japonii ograniczonej przepisami administracyjnymi ) wymaga sumy zwisu przedniego i tylnego na poziomie 1 m. Krótkie zwisy mogą być jednocześnie traktowane jako zaleta i wada. Są zaletą, jeśli jest oceniana zwrotność pojazdu, zwłaszcza w ruchu miejskim. Natomiast dla wielkości bagażnika, a przede wszystkim dla bezpieczeństwa biernego małe zwisy stają się wadą. Przedni i tylny segment nadwozia podczas wypadku ulegają silnej deformacji. Zbyt krótka strefa zgniotu powoduje powstanie większych opóźnień obciążających kierowcę oraz pasażerów, a tym samym groźniejsze skutki wypadku.
Bezpieczeństwo samochodu wymaga również, aby dach samochodu osobowego był w wystarczającym stopniu sztywny, aby móc przenosić pionowe obciążenia powstające przy wywracaniu się samochodu. Sztywność dachu można zwiększyć, wprowadzając różne dodatkowe pionowe elementy typu łukowego, połączone między sobą sztywnym podłużnym wiązaniem. Pionowe elementy przyjmują na siebie siły działające w ich płaszczyźnie. Obecność sztywnego podłużnego wiązania między pionowymi elementami zapewnia rozkład obciążenia przyłożonego w jednym miejscu na kilka sąsiednich elementów. Racjonalny rozkład naprężeń skręcających i ścinających zapewniają płyty podłogowe i drzwiowe.
Znaczne obciążenie w kierunkach podłużnym, poprzecznym i pionowym działają przy zderzeniu na drzwi, zamki drzwiowe i zawiasy drzwiowe. W razie katastrofy drzwi powinny osłaniać kabinę z boku od przenikania w jej głąb obcych przedmiotów. W razie katastrofy drzwi nie powinny otwierać się, aby nie tylko zwiększać sumaryczną sztywność kabiny, lecz także po to, aby zapobiegać wypadaniu pasażerów z kabiny. Zgodnie z amerykańskimi i szwedzkimi normami drzwi powinny być wyposażone w urządzenia zamykające, uruchamiane od wewnątrz samochodu, a zawiasy i zamki drzwiowe powinny wytrzymywać określone podłużne (11 kN) i poprzeczne (9 kN) obciążenia. Do ochrony pasażerów stosuje się kombinowane pionowe i poziome, wzmacniające konstrukcję drzwi. Oprócz tego, własności ochronne drzwi polepszają się dzięki wprowadzeniu wsporników wzmacniających, materiałów o właściwościach amortyzacyjnych i wysokich podłużnic, których górna powierzchnia znajduje się na tym samym poziomie co zderzaki.
Najlepsze wyniki zapewnia równoczesne skojarzenie wszystkich sposobów wzmocnienia drzwi. Do pochłonięcia przez samochód energii udarowej podczas zderzenia wymagana jest znaczna droga zgniatania, wynosząca do 1 m i więcej. Taką odległością charakteryzują się odkształcane przednia i tylna część samochodu. W razie uderzenia z boku dla pochłonięcia tej energii jest w zapasie około 25 mm. Jednak stwierdzono, że przy uderzaniu jednego samochodu w bok drugiego ten drugi ślizga się w stronę samochodu uderzającego i to właśnie umożliwia mu pochłanianie energii na tej samej drodze, jak przy odkształceniu przedniej i tylnej części pojazdu.
ZABEZPIECZENIA PRZY DACHOWANIU W KABRIOLECIE - PAŁĄK BEZPIECZEŃSTWA.
Wyeliminowanie dachu nadwozia wpływa na zmniejszenie sztywności zarówno na zginanie jak i na skręcanie. Powstaje więc konieczność zastosowania odpowiednich wzmocnień w dolnej części nadwozia. Często stosowane są sztywne pałąki przeciwkapoteżowe o przekrojach zamkniętych. Stanowią one przedłużenie słupków środkowych i są także wykorzystywane do kotwiczenia górnych punktów pasów bezpieczeństwa dla foteli przednich. Stworzenie odmiany kabriolet wymaga wprowadzenia szeregu zmian konstrukcyjnych tak w samej strukturze nadwozia jak i w jego wyposażeniu. Wiąże się to z pewnym wzrostem masy takiego nadwozia w porównaniu do dwu- lub trzydrzwiowego nadwozia zamkniętego. Wzrost masy mieści się zwykle w granicach 20 - 40 kg .
Minimum bezpieczeństwa zapewnia dzisiaj każdy w miarę nowoczesny kabriolet. Tym minimum jest wzmocniona rama przedniej szyby, służąca w razie potrzeby jako pałąk bezpieczeństwa. Najczulszymi punktami takiej konstrukcji są miejsca, w których rama szyby łączy się z karoserią. Im mniejszy kąt nachylenia szyby, tym większe siły działają na jej ramę przy wywrotce.
Z drugiej strony, mocniej nachylona przednia szyba, sięgająca nad głowy pasażerów, obok bardziej eleganckiej sylwetki i lepszej aerodynamiki zapewnia lepszą ochronę w czasie dachowania (zwłaszcza w przypadku krótkich, dwuosobowych kabrioletów ).
Jako pierwsi ruchom pałąk zastosowali konstruktorzy MERCEDESA w modelu SL.
Pałąk - stalowa rura o dużej wytrzymałości - z wierzchu pokryta pianką, w stanie spoczynku znajduje się pomiędzy oparciami tylnych siedzeń a schowkiem mieszczącym złożony dach. Do postawienia pałąka służą dwie sprężyny, połączone z systemem hydraulicznym (możliwe jest ręczne uruchomienie pałąka). Pałąk, uruchamiany wyłącznie siłą rozprężających się sprężyn, w razie potrzeby w ciągu 0,3 s rozkłada się i zostaje zablokowany przy pomocy zapadek.
Automatyczne rozłożenie pałąka bezpieczeństwa zapewnia wielofunkcyjny sterownik, otrzymujący sygnały z pięciu niezależnych czujników. Jednym z nich jest wielokierunkowy czujnik przechyłów, wysyłający sygnał, gdy przechył samochodu w którąkolwiek stronę przekroczy 22 stopnie. System obejmuje także dwa piezoelektryczne czujniki przyśpieszenia, z których jeden jest umieszczony równolegle do osi wzdłużnej, drugi zaś - do osi poprzecznej samochodu. Ostatnie dwa czujniki znajdują się w wahaczach tylnej osi i wysyłają sygnał tuż przed całkowitym rozprężeniem elementów zawieszenia któregoś z kół, co w praktyce oznacza utratę kontaktu z jezdnią.
Automatyczne uruchomienie pałąka następuje w dwóch przypadkach. Po pierwsze, gdy do sterownika dotrze sygnał z któregoś z czujników umieszczonej na tylnej osi, a jednocześnie przechył pojazdu przekroczy 22 stopnie. Po drugie, gdy czujnik przyśpieszenia sygnalizuje przyśpieszenie poziome - obojętne w jakim kierunku - większe niż 4 g.
To samo rozwiązanie, jednak z pewną modyfikacją wprowadził MERCEDES również w klasie E. Ponieważ podczas rozkładania pałąka mogło dojść do jego niepożądanego kontaktu z głową pasażera, tym razem umieszczono pałąk tuż za oparciami tylnych siedzeń, skąd wysuwa się niemal pionowo w górę. Pokryty pianką pełni również rolę tylnych zagłówków, a można go również wysunąć ręcznie.
Przeprowadzenie prób bezpieczeństwa kabrioletów na rysunku w załączniku pracy dyplomowej.
Na podobnej zasadzie inżynierowie BMW oparli system zabezpieczenia kabrioletów z serii „trójek”. Różni się on jednak dużo prostszym układem sensorów. O tym, kiedy należy wysunąć pałąk decydują jedynie: podwójny czujnik poziomicowy, umieszczony ukośnie do kierunku jazdy oraz bezwładnościowy czujnik przyśpieszenia. Pęcherzyki powietrza, znajdujące się w wypełnionych butanolem szklanych rurkach, „potrafią” rozpoznać trzy typowe sytuacje, w których należy uruchomić pałąk bezpieczeństwa:
Przechył boczny przekraczający 52 stopnie.
Przyśpieszenie poprzeczne większe niż 1,28 g, trwające dłużej niż 80 milisekund.
Przyśpieszenie wzdłużne powyżej 3 g, także trwające dłużej niż 80 milisekund.
Zespół inżynierów AUDI wymyślił specjalnie wzmocniony fotel, który jest wyższy niż sam pasażer i w ten sposób chroni jego głowę w przypadku dachowania. Szkielet oparcia tworzy rodzaj blaszanej wanny, połączonej z szynami siedzenia. W ten sposób oparcie wspiera się bezpośrednio na podwoziu, co wymagało wzmocnienia progów i tunelu środkowego. Na tak solidną konstrukcję nałożono jeszcze dodatkową osłonę zabezpieczającą przed skutkami wywrotki. Składa się ona z podzielonej ramy aluminiowej, wykorzystującej oparcia foteli jako strukturę nośną.
Gdy jeździ się w cztery osoby, umieszczony z tyłu pałąk bezpieczeństwa daje ochronę najbardziej zbliżoną do tej, jaką zapewnia stały dach.
Części struktury poddane wzmocnieniu i podkreślenia usztywnienia ramy wiatrochronu, szczególnie ważne w samochodach nie wyposażonych w ochronny pałąk kapotażowy przedstawiono na rysunku w załączniku pracy dyplomowej.
DZIECI W SAMOCHODZIE - FOTELIKI DO ICH PRZEWOZU.
Z danych statystycznych państw europejskich o dużym nasyceniu pojazdami wynika, że dzieci będące pasażerami samochodów biorą udział w około 25% wypadków samochodowych. Bilans europejski jest dramatyczny: w ciągu roku obrażenia w wypadkach drogowych odnosi 80 tys. dzieci, 1 tys. ginie. Spory udział w tej tragedii ma Polska: w 1994 roku rannych zostało 8,5 tys. dzieci, a 400 zginęło - około 40 tych liczb dotyczy ofiar kolizji samochodowych.
Od dwudziestu kilku lat w handlu były coprawda dostępne różnorodne foteliki lub nosidełka zakładane na oparcia siedzeń tylnych, często spełniające dodatkowo rolę huśtawki, w których dziecko było mocowane taśmami i klamrami stosowanymi w przemyśle tekstylnym, jednak nie istniały żadne normy, określające wymagania jakie powinny one spełniać oraz metody ich badań.
Dziecko zapięte w normalny pas bezpieczeństwa przy zderzeniu czołowym z prędkością 50 km/h składa się jak scyzoryk. Jego głowa uderza o nogi, a te o oparcie przedniego fotela. Złamania kończyn i obrażeń; część biodrowa opiera się na brzuch, a nie na biodrach, co może wywoływać uszkodzenia mieszczących się tam organów. Pasy nie dostosowane do korpusu dziecka nie zabezpieczają go przed tzw. nurkowaniem - przesuwaniem się wzdłuż siedziska fotela. Zresztą dziecko siedzące na normalnym fotelu ma zwykle wyciągnięte nogi, bowiem siedzisko nie jest przystosowane do jego krótkich ud, co też sprzyja łamaniu kończyn podczas kolizji. Wytrzymałość biochemiczna ciała dziecka jest inna niż osoby dorosłej i dlatego urządzenia zabezpieczające dla dzieci nie mogą być zminiaturyzowaną kopią pasów bezpieczeństwa dla dorosłych. Ponadto na podstawie zebranych danych ustalono, że dzieci o wzroście powyżej 1,3 m oraz masie ciała powyżej 36 kg mogą być zabezpieczone pasami bezpieczeństwa dla dorosłych.
W chwili kolizji niezabezpieczone dziecko przelatuje nad przednimi fotelami i wbija się głową w szybę - rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
Badania przyczyn doznanych obrażeń przez dzieci będące ofiarami wypadków drogowych wykazały, że najczęściej są to:
wyrzucenie dziecka z miejsca siedzącego i zderzenie ze sztywnymi częściami nadwozia ( szkielet tablicy rozdzielczej, słupki ),
uderzenie dziecka w szkielety siedzeń przednich,
nieprawidłowe, nierównomierne rozłożenie obciążeń na korpus dziecka i przekroczenie naprężeń, wywołujących urazy i złamania.
Z badań statystycznych wynika ponadto, że około 77% obrażeń doznaje głowa ( mózg, czaszka, twarz ), w 19% nogi i w 15% ręce.
Wyniki przeprowadzonych badań umożliwiły w ramach Europejskiej Komisji gospodarczej opracowanie w 1981 roku normy nazywanej powszechnie regulaminem homologacyjnym nr 44, obejmującej pełny zakres wymagań i badań, jakie muszą spełniać urządzenia na trzy kategorie ( uniwersalne, półuniwersalne i specjalne ) i cztery grupy ( 0, I, II, III ). Regulamin ten wprowadza ponadto podział urządzeń w zależności od miejsca i sposobu mocowania na: mocowane na przednim siedzeniu tyłem do kierunku jazdy i obejmujące grupę 0 i I oraz mocowane na tylnym siedzeniu przodem do kierunku jazdy, obejmujące grupę II i III.
Różne rodzaje zabezpieczeń dziecka w samochodzie przedstawia rysunek w załączniku pracy dyplomowej (dwa rysunki).
ZABEZPIECZENIE PRZED POŻAREM I WYSOKIM NAPIĘCIEM.
Przy każdym rodzaju kolizji pojawia się ryzyko powstania pożaru. Zagrożenie powodują możliwe wycieki paliwa ze zbiornika lub uszkodzonych przewodów paliwowych. Dalsze zwiększenie ryzyka wiąże się z zastosowaniem elektrycznych pomp paliwa zasilających układy wtryskowe. W nowym modelu PUNTO zastosowano opracowany przez konstruktorów FIATA bezwładnościowy wyłącznik elektrycznej pompy paliwa. Jest on częścią całego systemu przeciwpożarowego ( F.P.S. - Fire Prevention System ) podobnie jak zawór odcinający wypływ paliwa ze zbiornika. Wprowadzono również aluminiowe osłony termiczne ograniczające nagrzewanie elementów sąsiadujących z katalizatorem i układem wylotowym. Specjalnym testom w wysokich i niskich temperaturach poddaje się zbiorniki paliwa. Materiały stosowane na elementy wyposażenia wnętrza to tworzywa o właściwościach samo gasnących.
Ograniczeniu ryzyka pożaru służy umieszczenie zbiornika paliwa (często wykonanego z tworzywa sztucznego) przed tylną osią pojazdu - w strefie ograniczonego zgniotu. Dodatkowo bardzo często wlew ma układ zabezpieczeń, uniemożliwiający wyciek paliwa nawet po groźnej kolizji.
Specjalne zabezpieczenie przeciwpożarowe FIATA PUNTO przedstawia rysunek w załączniku pracy dyplomowej.
Dość często szczególnie podczas wysiadania z pojazdu - następuje przeskok iskry elektrycznej pomiędzy naszym ciałem a nadwoziem. Jak powstaje to niepożądane napięcie ( w grę wchodzi nawet 15 kV ) i jak można temu przeciwdziałać? Po licznych badaniach stwierdzono, że głównym winowajcą wyładowań jest tapicerka siedzeń. Lekkie, ale ciągłe tarcie pomiędzy pasażerem a siedzeniem, podczas jazdy systematycznie naładowuje podróżującego.
Złagodzenie napięcia przynoszą przede wszystkim materiały przewodzące prąd. Naturalne surowce, jak wełna czy skóra najłatwiej odprowadzają ładunki elektryczne do ramy siedzenia, i dalej do karoserii. Natomiast poliester przewodzi bardzo niewiele - a więc napięcie rośnie. Jednak konstruktorzy nie mogą zrezygnować z tworzyw sztucznych będących izolatorami, dlatego w BMW nasącza się materiały obiciowe środkami antystatycznymi.
Podsumowując należy stwierdzić, że systemy zabezpieczeń samochodów przed wypadkiem posunęły się bardzo daleko na przód. Podróżujący samochodami w dzisiejszych czasach mogą się czuć wiele bezpieczniej niż kilkanaście lat temu.
Systemy zabezpieczeń stosowane w samochodach są co raz lepsze i bardziej niezawodne. Technika posunęła się do przodu nie tylko w zabezpieczaniu samochodów przed wypadkami, lecz również w ulepszaniu i produkowaniu co raz to lepszego sprzętu potrzebnego do ratowania tych osób w czasie działań ratowniczych. Obecnie służby ratownicze dysponują sprzętem wysokiej klasy, który bez żadnych problemów poradzi sobie z każdym, nawet najlepszym zabezpieczeniem przedziału pasażerskiego i pomoże ratownikom dotrzeć do ofiar, którzy ulegli wypadkowi.
2
13
- -