 Saabov sistem SAHR je bil prvič predstavljen leta 1997 v modelu 9-5, sedaj pa je vgrajen v celotno paleto Saabovih modelov. Podatki zavarovalnic kažejo, da je pri modelih z vgrajenim sistemom SAHR upadlo število poškodb glave in vratu za 42%.
Saabov pionirski SAHR je bil razvit za zmanjšanje relativnega gibanja med glavo in spodnjim delom vratu. Vzglavnik je vgrajen na okvir v vrhu sedeža, ki je oblikovan tako da se vrti na sredini. Pri trku od zadaj avto potisne naprej in potnikovo telo zaradi vztrajnosti nazaj v sedež.
Mehanska povezava v okvirju potisne zgornjo polovico ki nosi vzglavnik bližje potnikovi glavi in s tem zmanjša relativne premike med glavo ter spodnjim vratom. Po delovanju se SAHR nemudoma vrne na prvotni položaj v stanje pripravljenosti in ne potrebuje nobenih popravil.
Slika 1: SAAB-ov sistem SAHR. Levo prva generacija, desno druga.
Saab je leta 2003 razvil že drugo generacijo sistema SAHR (slika 11 desno). Medtem ko je pri prvi generaciji sistema šlo v bistvu samo za vzvod, gre pri drugi generaciji za štirizgibni mehanizem, ki vzglavnik potisne naprej in navzgor, kjer ulovi potnikovo glavo. Razlika med obema sistemoma je v tem, da novejši reagira hitreje - v manj kot 70 milisekundah.
Drugi sistemi aktivnih vzglavnikov
- RHR - Reactive Head Restraint: Odzivni vzglavniki. Vzglavnik ki se avtomatično pomakne naprej in navzgor, ki jih aktivira potnikova teža. (Saab)
Slika 2: SAAB SAHR
- PAHR - Pro-Active Head Restraint: Proaktivni vzglavniki. Vzglavnik ki se avtomatično pomakne naprej in navzgor, ki jih aktivirajo senzorji v odbijaču ali v vozilu. (Mercedes-Benz C & E, Toyota, ...)
Slika 3: Mercedes-Benz Neck Pro
- RAS - Reactive Seat: Reaktivni sedeži. Celoten sedež in vzglavnik, absorbira energijo trka od zadaj tako, da element v sedežu prevzame energijo trka. (Volvo WHIPS)
Slika 4: Volvo WHIPS (whiplash protection system)
- PAS - Passive Seat: Pasiven sedež. Sedež ki uporablja tehnologijo pasivne pene ki absorbira energijo trka in omogoči trk potnikove glave z vzglavnikom brez raztezanja vratu. (Audi A4 backguard)
Slika 5: Audi Backguard
Numerična simulacija trka od zadaj
Za analizo smo izbrali SAAB-ov sistem SAHR. To je bil prvi sistem aktivnega vzglavnika, pa tudi iz stališča mehanizma delovanje je najbolj zanimiv. Naš cilj je bil izdelati model sedeža, ter nanj postaviti človeka ter zasledovati dogajanje med trkom od zadaj. 5.1 Izdelava modela
V MSC Adamsu smo izdelali model sedeža SAHR druge generacije (4 zgibni mehanizem). Dimenzije modela so izmerjene in določene na osnovi sedeža iz SAAB-a 9-3 druge generacije, katerega so nam za namen nesebično posodili na servisu Kop-Car.
Poleg dimenzij sedeža je bilo potrebno določiti še mase posameznih komponent, ter izmeriti togost vzmeti. Ker sedeža ni bilo mogoče razstaviti smo maso posameznih delov ocenili, vzmeti pa so nam izmerili v laboratoriju LANEM prof. Kosela.
Realni sistem ima na vsaki strani vzglavnika mehanizem in vzmet. V našem primeru smo povezovalni ročici med nepremičnim in premičnim delom naslona nadomestili z enim samim parom ročic in vzmeti. Pri tem pa smo upoštevali da se togost in masa teh elementov dvakrat poveča.
Slika 6: Izdelan model sedeža (levo) in sedež SAAB-a 9-3
Slika 7: Začetna in končna pozicija modela sedeža
Slika 8: Začetna in končna pozicija sedeža SAAB-a 9-3
Postavitev modela človeka na sedež
Za analizo dogajanja med trkom je bil uporabljen model človeka, ki ga je izdelal in na sedež postavil asist. dr. Simon Krašna. S tem smo lahko simulirali vpliv sedeža na potnika pri trkih od zadaj.
Primerjali smo dogajanje z aktivnim sedežem ter pasivnim sedežem. Pasivni sedež smo naredili tako, da smo aktivnemu modelu preprečili pomik vzglavnika.
Slika 9: Prikaz simulacije z pasivnim vzglavnikom
Slika 10: Prikaz simulacije z aktivnim vzglavnikom
Sliki 19 in 20 prikazujeta kinematiko trka potnika z pasivnim in aktivnim vzglavnikom, pri 50ms, 100ms, 125ms ter 150ms.
Razlika se pojavi pri 100ms, kjer je aktivni vzglavnik bližje glavi (na sliki je to razvidno tako, da je glava bolj vgreznjena v vzglavnik). Pri 125ms opazimo, da pri aktivnem vzglavniku glava ni pomaknjena toliko nazaj kot pri pasivnem - relativna razdalja med zgornjim in spodnjim vratnim vretencem je minimalna. Pri 150ms z aktivnim vzglavnikom sicer glava prej začne pomikati naprej, kar je posledica zgodnejšega kontakta z vzglavnikom, ampak pomik glave naprej na samo poškodbo vratu ne vpliva.
Rezultati analize
V numerični simulaciji trka smo merili absoluten pomik in pospešek zgornjega vratnega vretenca ter pospešek prsnega koša.
Iz diagrama pomika vretenca lahko opazimo, da je z aktivnim sedežem relativen pomik glave manjši ter traja manj časa, kot pri pasivnem sistemu. Manjši pomik glave pa po Yang - Bergmanovi strižni hipotezi poškodb povzroči manjše strižne napetosti med vretenci ter s tem manjšo možnost poškodbe vratu.
Slika 11: Diagram pomika zgornjega vratnega vretenca (črtkana črta - aktivni, polna črta - pasivni)
Pri aktivnem sistemu je pospešek kateremu je izpostavljena glava potnika sicer večji kot pri sedežu z pasivnim sistemom kar pa je posledica gibanja vzglavnika proti glavi v trenutku kontakta.
Slika 12: Diagrama pospeška zgornjega vratnega vretenca (črtkana črta - aktivni, polna črta - pasivni)
Merili smo tudi pospešek prsnega koša, ker smo želeli ugotoviti vpliv sistem nanj. Rezultati so pokazali, da se pospeška minimalno razlikujeta med seboj, kar pomeni, da sistem ne povečuje obremenitev prsnega koša. Obremenitve se celo nekoliko zmanjšajo, kar lahko pripišemo daljši poti ustavljanja prsnega koša zaradi delovanja mehanizma.
Slika 13: Diagrama pospeška prsnega koša (črtkana črta - aktivni, polna črta - pasivni) Animacije - Animacija - pasivni vzglavnik
- Animacija - aktivni vzgavniki
Zaključek
Namen seminarja je bil izdelati model aktivnega vzglavnika, nanj posaditi model človeka ter narediti primerjavo obnašanja modela človeka med simulacijo trka od zadaj z aktivnim in pasivnim vzglavnikom. Opisali smo kinematiko poškodbe, ki jo taki trki povzročajo, ter ugotovil, da sam mehanizem poškodbe še ni v celoti raziskan in pojasnjen. Avtomobilska industrija temu problemu posveča vedno več časa in denarja. Rezultat tega so danes že številni aktivni sistemi, ki poskušajo omiliti posledice takih trkov. Prvi in trenutno eden boljših takih sistemov je SAAB-ov sistem SAHR, katerega smo uporabili za našo analizo. Dimenzije ter ostale potrebne podatke smo določili z meritvami na sedežu SAAB-a 9-3 druge generacije.
Model sedeža smo izdelali s programom MSC Adams sami, medtem ko model človeka ter postavitev le-tega na sedež pa je delo asist. dr. Simona Krašne.
Rezultati analize sicer nakazujejo zmanjšanje možnosti poškodb (zmanjšana razdalja med glavo in vzglavnikom), vendar so razlike med aktivnim in pasivnim sistemom majhne. Rezultati so v veliki meri odvisni od togosti oblazinjenja naslonjala ter vzglavnika sedeža, ter popolni togosti mehanizma.
Nenavadno povečanje pospeška ki deluje na glavo modela pripisujemo temu, da mehanizem še ni aktiviran v celoti ko vanj zadene glava. Pospešek je sicer močan, vendar kratkotrajen in zaradi tega ne tako nevaren kot prekomerno raztezanje vratu, čemur je sistem tudi namenjen. Da se vzglavnik ne pravočasno aktivira je mogoče pripisati tudi izbiri pospeška sistema sedež-človek pri trku.
Za natančnejšo analizo bi bilo potrebno določiti togost vseh delov sedeža (predvsem oblazinjenja), ter izdelava modela človeka z celotno hrbtenico (vretenca ter povezave med njimi).
Na tem mestu bi se radi zahvalili asist. dr. Simonu Krašni za pomoč pri simulaciji, servisu Kop-Car za posojen sedež, ter uporabnikom portala http://www.saabslo.com za nasvet in pomoč pri iskanju sedeža.
Opomba: članek je del seminarske naloge, ki so jo pripravili Blaž Bat, Primož Berginc, Jani Merkun in nam jo odstopili za objavo, za kar se ekipa Saabslo.com lepo zahvaljuje. Povezava na celotno seminarsko je tukaj! (pdf, 7 MB)
Komentarje lahko pišejo samo registrirani uporabniki.
Prijavite se! Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved |
