ایربگ در خودرو

مطالب عمومی و کلی از AIR BAG                                                 ارسال مطلب:نوروزی 

کیسه هوا(AIR  BAG)

 

مقدمه

سیستم های کیسه هوایی به منظور حفاظت سر وسینه سرنشین خودرو در برابر ضربه های جانبی در ستون های بغل خودرو استفاده می شوند دراین تحقیق انواع مختلف سیستم های کیسه هوایی مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفته و طراحی بهینه آن تهیه گردیده که میتوان برای هر مدل از خودرو با تغییرات جزئی از آن استفاده نمود.

 

کیسه های هوایی جانبی

درراستای تحقق خودکفایی درانجام پروژههایی که نیازبه فن وتکنولوژی پیشرفته ای دارد،تحلیل کیسه های هوایی در خودرو مورد استفاده قرار گرفت .استفاده از کیسه های هوایی  با طول عمر حدود   15 سال به طورعمده در  عمده در صنایع خودرو و موقع تصادفات ،ضربه های جلو ناشی از سرعتهای بالا را جذب میکند و اخیرا کیسه های هوایی جانبی نیز طراحی شده است.

اولین کیسه های هوایی درسال 1980 توسط کارخانه بنز وارد بازار شد ولی استقبال جهانی خوبی از آن نشد اما پس از انکه در سال 1989 استفاده از کیسه های هوایی جزاستاندارد های امریکا شناخته شد کاربرد آن در سطح جهانی افزایش یافت و این امر موجب  تشویق بسیاری از کارخانجات  در توسعه و تولید سیستم  های کیسه های هوایی شد. 

کاربرد همزمان کیسه هوایی و کمربندایمنی:

کیسه ها موقعی که با کمربند  ایمنی  استفاده شوند به میزان قابل توجهی از جراحات وآسیبهای  وارده به سر می

کاهند.کیسه های هوایی به عنوان یک سیستم کمکی استفاده می شوند.  سیستم کیسه های هوا به واسطه یک  مدار الکتریکی ،تحلیل گر،عیب نما و نمایش دهنده عیب سیستم از ایمنی واطمینان بسیار بالایی برخوردار می باشند.

به دلیل نقش عمده ای که کیسه هایی در کاهش جراحات وارده و مرگ و میر ناشی از تصادفات دارند .بنابراین   نیاز استفاده از ان در خودرو های داخلی نیز احساس میشود به همین دلیل تحقیقی در مورد قطعات و وظایف هر یک ازآنها دراین سیستم انجام شده است.دراین سیستم کیسه هوایی بواسطه استفاده از سنسورالکترومغناطیس با دقت بالایی در تصادف از جلو فعال میشودو امکان عملکرد آن در تصادف جانبی و تصادف از عقب وجود ندارد ودر تصادف از جلو که در حدود 15 درجه از مقابل خودرو انحراف داشته باشد فعال میشود.

هر چند کیسه های هوایی  نقش مکمل  کمربندهای ایمنی در خودرو را بر عهده دارند و روز به روز استفاده از آنها بیشتر می شود اما نمی توانند جایگزین کمر بند ایمنی در خودرو شوند . زیرا کمر بند های ایمنی در خودرو بعنوان بهترین ،  ارزانترین  و آسانترین وسیله ایمنی در خودرو مطرح می باشند که در کلیه  تصادفات  اعم  از ضربات جلو، پهلو و حتی وارونه شدن خودرو ، غلتش وغیره تاثیربسزایی در حفظ جان سر نشینان دارند.

 تست کیسه هوایی

 کیسه های هوایی با طول عمری کمتر از 15 سال در صنایع خودرو به طور عمده در تصادفات ضربه از جلو و تصادفات  ناشی از سرعت های بالای 40 کیلو متر بر ساعت  کاربرد دارند. در سالهای اخیر سیستم های کیسه های هوایی جانبی نیز طراحی گردیده است.ذکر این نکته لازم است که ایمنی کمر بند ایمنی و کیسه های هوایی باید بصورت توام بایکدیگر استفاده شوندو نتایج تحقیقات نشان می دهد که استفاده از کمر بند ایمنی در کنار کیسه های هوایی ضروری است وگرنه کارایی کیسه های هوایی کاهش می یابد. 

آمارسازمان ملی ایمنی ترافیک:

بر اساس امار سازمان ملی ایمنی ترافیک بزرگراهها در سال1997 استفاده از کیسه های  هوایی بتنهایی جان 842 نفر را نجات داده است و از سال 1987 به بعد این رقم به 4200 نفر افزایش یافته است اصولا کیسه های هوایی طراحی  شده اند تا اسیب های  وارده بر سر و سینه را در تصادفات محدود سازد و لذا جایگزین کمربندهای ایمنی نمی باشند، بلکه مکمل انها هستند. چنانچه سازمان ملی ایمنی ترافیک بزرگراه ها تخمین زده است. ترکیب کیسه های هوایی و کمربند ایمنی میزان جراحت های  وارده به  ناحیه سررا در تصادفات تا 75 در صد کاهش میدهد. در حالی که در حالت استفاده از کمر بند ایمنی به تنهایی این رقم را در حدود 38 درصد کاهش یافته است. این امرگواه آن است  که کیسه های  هوایی درکاهش  صدمات ناحیه سرنقش بیشتری دارد و حدود 40 درصد ان را کاهش میدهد.     انچه مسلم است نباید  کیسه های هوایی را با یک بالش نرم اشتباه گرفت بلکه باید در نظر داشت که انها درزمانی کمتراز05/0 ثانیه یعنی سریعتراز یک چشم بر هم زدن با سرعتی بیش از400 کیلومتر برساعت به شکل بالشتک درمی اید و خود این میتواند برای فردی  که به کیسه هایی  نزدیک است بسیار خطرناک باشد.لزوم  سریع عمل کردن کیسه هوایی به این دلیل است که باید قبل از وارد شدن ضربه تصادف به راننده و سرنشینان خودرو و یا کیسه هوایی عمل کرده باشد و گرنه وجود آن بی معنا خواهد بود.

صدای عمل کردن کیسه های هوایی بسیار زیاد است  ولی از انجا که این عمل در زمان بسیار کوتاهی  صورت  می گیرد .لذا اکثر افراد که تجربه عمل کردن کیسه های هوایی خودرو خود را داشته اند متوجه این صدا نشده اند بعضی افراد ادعا میکنند که بعد از عمل  کردن کیسه های هوایی صدایی شبیه زنگ در گوش حس می گردد.این بسیار زود گذر است

خودروهایی  که  به  کیسه های  هوایی  مجه زمی باشند با کلمات و یا حروفی از قبیل AIR BAG   یا  SRS مشخص  شده اند  که اغلب در ژاپن کاربرد دارد. همچنین وجود کیسه های هوایی در خودرو با نوشتن SIR که بطور برجسته  روی فرمان و یا قسمت پانل(برای خودرو هایی که دارای کیسه های هوایی جانبی نیز میباشند ) نوشته شده است  عدد مشخصه خودروVIN نیز می توانند دلیل وجود کیسه های هوایی در خودرو باشد.بعضی از سازندگان،  پلاکارد هایی در زیر کاپوت و یا روی ستون  بغل  پنجره  نصب می کنند که بیانگر وجود کیسه های هوایی در خودرو میباشد.

همچنین روی پانل خودرو معمولا چراغی وجود دارد که عیوب احتمالی کیسه هوایی را به راننده  تذکر می دهد. کیسه های هوایی را معمولا طوری طراحی کرده اند که در تصادفات جلو خودرو در برخورد با مانع سخت مثلا یک دیوار بتونی ویا خودرو دیگر در سرعتی بیش از  30یا  40 Km/h  فعال میشود. کیسه های هوایی دارای سنسورهای  متعددی به منظور تفکیک  تصادفات سرعت  پایین از سرعت  بالا و تصادفات فرعی از تصادفات اصلی می باشد.ذکر این نکته لازم است  که ترمز زدن خودرو نمی تواند منجر به عمل کردن کیسه  هوایی شود زیرا شتاب منفی در این حالت تنها 1/0شتاب منفی لازم برای فعال شدن کیسه هوایی است. 

 مواردی که کیسه هوایی فعال نمیشود:

مواردی وجود دارند که به رغم تصادفات خودرو از جلو کیسه هوایی فعال نمی شوند این موارد عبارتند از: 

1- تغییر شکل شدیدی که در یک نقطه متمرکز باشد همانند برخورد با دکل های تلفن. 

 2- تغییر شکل هایی که به تدریج صورت می گیردمانند برخورد از پشت به کامیون در حال حرکت

3- در تصادف هایی که مانع مورد برخورد تغییر شکل زیادی بدهد مانند برخورد به پهلوی ماشین دیگر

-4 در تصادف هایی که ضربه و تغییر شکل در نواحی متعدد و پس از برخورد های مکرر صورت پذیرد. 

 5- اگر خودرو دو یا چند  بار بصورت پیاپی تصادف کند و در یکی از آنها کیسه هوایی فعال شود در تصادف بعدی کیسه هوایی عملکردی نخواهد  داشت.زیرا  کیسه هوایی  طوری طراحی شده اند که پس از عمل کردن و منبسط شدن خالی شده و منقبض می گردد.

 فعال شدن کیسه هوایی

موقعی کیسه هوایی فعال میشود که هردو سنسور جلو ضربه را احساس کنند.وکاپوت جلو جمع شود.سیستم کیسه های هوایی به منظورمحافظت بیشترازسروسینه سرنشین خودرو موقع تصادفات شدید سیستم کیسه هوایی و کمربند ایمنی برای جذب ضربه وارده ازجلوبکارگرفته می شود.این کیسه ها برای محافظت راننده در فرمان قرارمی گیرد و به دلیل نزدیکی راننده  به فرمان از حساسیت ویژه ایی برخوردار می باشد.برای محافظت سر نشین نیز سیستم کیسه هوایی در داشبورد جایگزین می شودو برای محافظت سرنشین از ضربات جانبی نیز کیسه های هوای جانبی در ستونهای ماشین کار گذاشته میشود.نحوه کار سیستم کیسه هوایی شبیه به اسلحه های  نظامی می باشد بدین  صورت که دریک  تصادف شدید از جلو سنسورهای دقیق و حساس ضربه ناشی از تصادف را حس کرده و پس از تجزیه و تحلیل توسط کنترلر  فرمان لازم به چاشنی ارسال میشود با عمل کردن این چاشنی مواد شیمیایی موجود در عملگر واکنش داده و  تولید گاز میکندو درزمان بسیار کوتاهی گاز ناشی ازآن کیسه را منبسط می کنند. کیسه در زمانی بسیارکوتاه معمولا  بین 04/0 تا  06/0 ثانیه براساس نوع خودرو وسیستم کیسه هوایی منبسط شده و  پس  از جذب ضربه سریعاًًخالی میشود.

 انواع سنسورهای کیسه هوایی 

سنسورها یکی ازمهمترین ، دقیقترین وحساسترین قسمتهای سیستم کیسه هوایی می باشند مزیت مهم سنسورهای الکترومکانیکی عدم حساسیت آنها به صدای ناشی ازتجهیزات برقی خودرو می باشد.شرکت  تویوتا  سنسورهای مورد استفاده را به سه دسته تقسیم میکند:

1.     سنسور جلو

2.     سنسور کف

3.     سنسورایمنی

 سنسورجلوبه علت  شرایط سخت  محیطی که درقسمتهای  جلویی خودروبه واسطه درمعرض محیط  بودن قراردارد،سنسورهای که درقسمت جلو خودرو قرار میگیردمیباید دارای ساختار صلب،پایدارو قابل اعتماد باشد. این

سنسور از نوع الکترومکانیکی بوده و در دو نوع غلطشی وچرخشی بکار میروند.سنسورغلتشی مرکب از یک جرم استوانه ای  و یک فنر تخت است که دور آن پیچیده شده است.  در طراحی  این سنسورها،باکنترل نمودن وزن و اندازه استوانه،سختی فنر تخت ومسافتی که استوانه باید طی کند میتواند با توجه

 به ویژگی های وسیله نقلیه و مدت زمان شتاب منفی که میگیرد طراحی میشود.درنوع سنسور چرخشی یک جرم خارج از مرکز و یک فنر پیچشی  نقش  اصلی را  دارند. وزنه در یک موقعیت اولیه توسط نیروی اولیه وارده از طرف فنر با یک سختی ثابت قرار گرفته است.

 سنسور کف: 

 درانواع الکترومکانیکی و الکتریکی می باشد وازآنجا که این سنسورها از منطقه تصادف دور هستند و در قسمت کف شاسی خودرو نصب میگردند از تنوع بیشتر برخوردار بوده و از نوع الکتریکی بیشتر استفاده می گردد. در نوع الکتریکی  که بیشترین کاربرد را دارد نحوه کار براساس  کرنش تیر یک سر گیرداراست که توسط  یک  پل الکتریکی به سیگنال الکتریکی تبدیل میشود.عناصر این پل الکتریکی در جدول زیر آمده است.

  سنسور ایمنی

سنسورهای ایمنی همانند سنسورهای کف کف در منطقه تصادف قرار نمیگیرد ودر واقع در کف خودرو روی شاسی نصب میشوداین سنسورها ارز نوع الکترومکانیکی میباشند تا صدای ناشی از اجزای برقی روی عملکرد آنها تاثیر نگذارداین سنسورها وظیفه دارند که از فعال شدن کیسه هوایی در سرعتهای پایین یا دراثرسروصدا جلوگیری  کند واگر سنسور کف یا جلو  به طور نابهنگام و در اثر ناهنجاری وعیب فعال شودتنها سنسور ایمنی است که مانع از فعال شدن کیسه هوایی میشوداین در حالیست که شتاب منفی ناشی از ماکزیمم  قدرت ترمز تنها 1/0 شتاب لازم برای عمل کردن سنسورها میباشد.این سنسورها در مدار الکتریکی با سنسورهای کف و جلو به طور سری بسته میشوند.

سنسور غلتشی 

این سنسورها ساختمانی شبیه سنسورهای غلتشی دارند و به منظور کاهش هزینه از نظر اندازه کوچکتر ودارای قطعات کمتری هستند.   

تحلیل گر سیستم کنترلی مورد استفاده در سیستم کیسه هوایی 

این قسمت ازسیستم کیسه هوایی وظیفه تشخیص ضربه های ناشی از تصادف،فرمان لازم جهت فعال شدن سیستم کنترل کارکرد اجزاء و عیب یابی سیستم کیسه هوایی و نمایش آن توسط کدهایی روی صفحه نمایش مقابل راننده را برعهده دارد. سنسورهای  الکتریکی  کف که در داخل واحد کنترلند همراه  با  دو سنسور جلویی که در قسمت جلوی خودرو نصب  شده اند به  طور موازی با  یکدیگر در مدار قرار گرفته اند علاوه بر این،این 3  سنسور و سنسور ایمنی و چاشنی به صورت سری در مدار قرار گرفته اند.

 

عملگرمورد استفاده درسیستم کیسه هوایی: 

عملگر در واقع آخرین قسمت فعال شونده  سیستم کیسه هوایی می باشد.که با منبسط کردن کیسه هوایی مقابل سرنشین خودرو مانع از جراحات جدی وارد به سریا سینه سرنشین خودرو میگردند.فرمان ارسالی به قسمت عملگر باعث صدور فرمان آتش به چاشنی وانفجار موادشیمیایی موجود در آن میشود. حاصل این انفجار گازی بی خطرمیباشد که کیسه هوایی را با فشار و سرعت بالا منبسط می نماید. موقعی که چاشنی منفجر میشود.هر دوی مواد مواد تقویت کننده و مواد تولید کننده گاز واکنش داده و به سرعت برای منبسط کردن کیسه تولید گاز مینماید.

 

مواد شیمیایی داخل کیسه هوایی:

این ماده شیمیایی اصطلاحا سدیم  ازته نامیده می شود.و در اثر انفجار به گاز بی خطر نیتروژن که  80%  گاز موجود در هوا میباشد و نیز دی اکسید کربن تبدیل میشود.و البته مقدار کمی هیدروکسید سدیم تولید می شودکه در بعضی موارد در افراد خارش پوست و حساسیت ایجاد میکند. به غیر از این موارد پودر تالکوم به منظور لغزنده کردن  سطوح داخلی قسمت باد شونده سیستم کیسه هوایی استفاده میشود(که باعث عدم چسبندگی سطوح داخلی به یکدیگر میشود)