کمربند ایمنی خودرو چگونه کار می کند؟
بر اساس گزارش تحقیقی اداره ترافیک و ایمنی بزرگراه های امریکا (NHTSA)، کمربند ایمنی سالانه زندگی حدود 13000 نفر را در ایالات متحده نجات می دهد. علاوه بر این،NHTSA تخمین می زند که اگر کمربند قربانیان بسته شده بود از مرگ 7000 نفر دیگر در تصادف رانندگی در ایالات متحده جلوگیری می شد.
در حالی که کمربندهای ایمنی گاهی اوقات منجر به جراحت یا مرگ جدی می شوند، تقریباً همه کارشناسان ایمنی چنین عقیده دارند که بستن آن به طور چشمگیری شانس زنده ماندن در تصادف را افزایش می دهد. بر اساس گزارشNHTSA ، کمربند ایمنی خطر مرگ برای سرنشینان صندلی جلو را تا 50 درصد کاهش می دهد.
وقتی به این عدد فکر می کنید کاملاً شگفت انگیز است: چگونه می توان یک تکه پارچه را فرق بین زندگی و مرگ دانست؟ این مکانیزم در واقع چه کار می کند؟ در این مقاله، ما تکنولوژی کمربند ایمنی را بررسی می کنیم تا ببینیم چرا آنها یکی از مهمترین فناوری ها در هر خودرو هستند.
ایده اولیه کمربند ایمنی بسیار ساده است: این خودرو شما را از بیرون پرت شدن از طریق شیشه جلو و یا برخورد به داشبورد خودرو در هنگام توقف ناگهانی نجات می دهد. اما چرا در وهله اول این اتفاق می افتد؟ به طور خلاصه، به دلیل اینرسی.
اینرسی تمایل یک جسم به حرکت است تا زمانی که چیز دیگری بر خلاف این حرکت عمل کند. به عبارت دیگر، اینرسی مقاومت هر جسم در برابر تغییر سرعت و جهت حرکت است. همه چیز به طور طبیعی می خواهد ادامه پیدا کند.
اگر خودرویی 50 کیلومتر در ساعت سرعت دارد، اینرسی می خواهد آن را 50 کیلومتر در ساعت در همان جهت ادامه دهد. مقاومت هوا و اصطکاک با جاده دائماً سرعت آن را کاهش می دهد، اما قدرت موتور این اتلاف انرژی را جبران می کند.
سیبک فرمان چیست و علائم خرابی آن کدامند؟
در خودرو قطعه ای به نام سیبک فرمان وجود دارد که علاوه بر متصل کردن چرخ ها به سیستم تعلیق، واسطه چرخیدن چرخ ها هم می شود.
بیشتر بخوانید...نکات کلیدی برای افزایش عمر باتری رنو تندر ۹۰
اگر مراقبت از باتری به درستی انجام نگیرد، باتری خیلی زود دچار مشکل شده و کارایی خود را از دست می دهدو نگهداری و مراقبت از آن بسیار حائز اهمیت است.
بیشتر بخوانید...توربو شارژر چیست و چگونه عمل می کند؟
توربین تعبیه شده بین خروجی دود و ورودی هوا، قدرت خود را از دود خارج شده از منیفولد دود گرفته و به نوعی باعث بهینه تر شدن مصرف سوخت می شود.
بیشتر بخوانید...هر چیزی که در خودرو وجود دارد، از جمله راننده و سرنشینان، اینرسی مخصوص به خود را دارند که جدا از اینرسی خودرو است. خودرو به سرنشنیان خود همان سرعت را می دهد. تصور کنید که با سرعت 50 کیلومتر در ساعت در حال حرکت هستید. سرعت شما و سرعت ماشین تقریباً برابر است، بنابراین احساس می کنید که شما و ماشین به عنوان یک جسم واحد در حال حرکت هستید.
اما اگر خودرو به تیر برق برخورد کند، بدیهی است که اینرسی شما و خودرو کاملاً مستقل هستند. نیروی تیر باعث توقف ناگهانی خودرو می شود، اما سرعت شما ثابت می ماند. بدون کمربند ایمنی، یا با سرعت 50 کیلومتر در ساعت به فرمان می خورید یا با سرعت 50 کیلومتر در ساعت از طریق شیشه جلو به بیرون پرتاب می شوید. همانطور که تیر سرعت خودرو را کاهش می دهد، داشبورد، شیشه جلو یا جاده با اعمال نیروی فوق العاده سرعت شما را کند می کنند.
بدیهی است که مهم نیست در تصادف چه اتفاقی می افتد، چیزی باید به شما نیرو وارد کند تا سرعت شما را کاهش دهد. اما بسته به اینکه کجا و چگونه نیرو اعمال می شود، ممکن است فوراً کشته شوید یا آسیب ببینید.
اگر با سر به شیشه جلو برخورد کنید، قدرت توقف در یکی از آسیب پذیرترین قسمت های بدن شما متمرکز می شود. در این حالت شما بسیار سریع متوقف می شوید، زیرا شیشه سطح سختی است. این اتفاق می تواند به راحتی یک فرد را بکشد یا به شدت به وی آسیب برساند.
کمربند ایمنی نیروی متوقف کننده را بر قسمتهای با دوام بدن در مدت زمان طولانی تر اعمال می کند. در بخش بعدی، خواهیم دید که چگونه این امر شانس آسیب جدی را کاهش می دهد.
دیدیم که هر زمان خودرویی به طور ناگهانی متوقف می شود، سرنشین نیز ناگهان متوقف می شود. وظیفه کمربند ایمنی این است که نیروی متوقف کننده را در نقاط محکم تر بدن شما پخش کند تا آسیب را به حداقل برساند.
یک کمربند معمولی شامل یک کمربند بازویی است که روی لگن شما قرار دارد و یک کمربند شانه ای که در سراسر قفسه سینه شما امتداد دارد. دو قسمت کمربند محکم به شاسی خودرو محکم شده اند تا مسافران را در صندلی های خود نگه دارند.
وقتی کمربند به درستی بسته شود، بیشتر نیروی متوقف کننده را به قفسه سینه و لگن اعمال می کند که قسمتهای نسبتاً محکمی از بدن هستند. از آنجا که کمربندها در قسمت وسیعی از بدن شما امتداد دارند، نیرو در یک ناحیه کوچک متمرکز نمی شود، بنابراین نمی تواند آسیب زیادی را وارد کند.
ناحیه جمع شونده (Crumple Zone) خودرو کار واقعی را برای نرم کردن ضربه انجام می دهند. ناحیه جمع شونده، قسمت هایی در جلو و عقب خودرو هستند که به راحتی فرو می ریزند. به جای این که کل خودرو هنگام برخورد با مانع متوقف شود، با جمع شدن، مانند قوطی نوشابه خالی، بخشی از نیروی ضربه را جذب می کند. کابین خودرو بسیار محکم تر است، بنابراین به راحتی جمع نمی شود. حرکت مختصری را ادامه می دهد و جلوی خودرو را در برابر مانع می گیرد. البته، در صورت حرکت با کابین خودرو - یعنی اگر با کمربند ایمنی به صندلی محکم شده باشید، مناطق مچاله شده از شما محافظت می کند.
با نقش کنیستر در خودرو و علائم خرابی آشنا شوید
کنیستر قطعه ای در داخل خودرو است که برای جلوگیری از انتشار بخار متصاعد شده بنزین از باک به محیط زیست به کار می رود.
بیشتر بخوانید...نکاتی برای رانندگی با گیربکس اتومات در ترافیک و پشت چراغ قرمز
گیربکس های اتومات را باید یکی از مهترین اختراعات صنعت خودروسازی دنیا محسوب کرد.
بیشتر بخوانید...چرا نباید با دنده مُرده رانندگی کنیم؟
رانندگی با دور موتور بالا و یا حرکت در دور موتور پائین که از آن به عنوان دنده مرده نام برده می شود، هر کدام دارای پیامدهای مخصوص به خود هستند.
بیشتر بخوانید...ساده ترین نوع کمربند ایمنی که در برخی از ترن های هوایی شهربازی ها یافت می شود، شامل طول تسمه ای است که به بدنه کابین بسته شده است. این کمربندها همیشه شما را در برابر صندلی محکم نگه می دارند، که بسیار ایمن است، اما راحت نیست.
کمربندهای ایمنی ماشین قابلیت باز و بسته شدن را دارند در حالی که کمربند نسبتاً محکم می ماند، می توانید به راحتی به جلو خم شوید. اما در برخورد خودرو و تغییر اینرسی خودرو، کمربند ناگهان سفت می شود و شما را در جای خود نگه می دارد.
باز و بسته شدن کمربند ایمنی
در یک سیستم کمربند معمولی، قلاب کمربند به مکانیزم جمع کننده وصل می شود. عنصر مرکزی در جمع کننده یک قرقره است که به یک سر تسمه کمربند متصل شده است. در داخل کشنده، یک فنر نیروی چرخشی یا گشتاور را به قرقره وارد می کند. این کار باعث چرخاندن قرقره می شود تا قلاب کمربند و کمربند به آرامی همیشه در حال بسته باشد.
هنگامی که قلاب کمربند را بیرون می آورید، قرقره در جهت عقربه های ساعت می چرخد، که فنر متصل شده را در همان جهت می چرخاند. به طور موثر، قرقره دوار برای بازکردن فنر عمل می کند. فنر می خواهد به حالت جمع شدن خود بازگردد، بنابراین در برابر این حرکت پیچشی مقاومت می کند. اگر تسمه کمربند را رها کنید، فنر سفت می شود و حالا سعی کنید به آرامی کمربند را در جهت فشردن شما به صندلی حرکت دهید تا شل بودن احتمالی گرفته شود.
جمع کننده دارای یک مکانیزم قفل شدن است که از چرخاندن قرقره در هنگام برخورد خودرو با یکدیگر جلوگیری می کند. امروزه از دو نوع سیستم قفل استفاده می شود:
- سیستم هایی که توسط حرکت خودرو ایجاد می شوند
- سیستم هایی که توسط حرکت کمربند ایجاد می شوند
اولین نوع سیستم هنگامی که خودرو سرعت خود را به سرعت کاهش می دهد (به عنوان مثال هنگامی که به چیزی برخورد می کند) قرقره را قفل می کند. تصویر زیر ساده ترین نسخه این طرح را نشان می دهد.
عنصر اصلی عملکرد در این مکانیزم یک پاندول وزنی است. وقتی خودرو به طور ناگهانی متوقف می شود، اینرسی باعث می شود که پاندول به جلو حرکت کند. پنجه ای در انتهای دیگر پاندول، یک دنده چنگال شکل دنده خورشیدی را به قرقره متصل است، می گیرد. با گرفتن چنگال روی یکی از دندانه ها، چرخ دنده نمی تواند خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخد و همچنین قرقره متصل نیز نمی تواند بچرخد. هنگامی که تسمه کمربند مجدداً پس از تصادف شل می شود، چرخ دنده در جهت عقربه های ساعت می چرخد و پنجه باز می شود.
نوع دوم سیستم هنگامی که چیزی تار کمربند را تکان می دهد، قرقره را قفل می کند. نیروی فعال کننده در بیشتر طرحها سرعت چرخاندن قرقره است. تصویر یک نمای مشترک را نشان می دهد.
عنصر اصلی عملکرد در این طرح یک کلاچ گریز از مرکز است؛ یک اهرم محوری وزنی که روی قرقره چرخان نصب شده است. وقتی قرقره به آهستگی می چرخد، اهرم به هیچ وجه نمی چرخد. یک فنر آن را در موقعیت خود نگه می دارد. اما وقتی چیزی تسمه کمربند را می کشد، قرقره را سریعتر می چرخاند، نیروی گریز از مرکز انتهای وزنه دار اهرم را به سمت بیرون می راند.
اهرم باز شده یک قطعه بادامک را که روی محفظه جمع کننده نصب شده است، هل می دهد. بادامک با یک پین کشویی به یک پنجه محوری متصل می شود. هنگامی که بادامک به سمت چپ حرکت می کند، پین در امتداد شیار در پنجه حرکت می کند. با این کار، پنجه را به داخل چرخ دنده چرخان متصل به قرقره می کشانید. پنجه در دندان های چرخ دنده قفل می شود و از چرخش خلاف جهت عقربه های ساعت جلوگیری می کند.
در برخی از سیستم های کمربند ایمنی جدیدتر، یک پیش کشنده نیز برای محکم کردن تسمه کمربند کار می کند. در قسمت بعدی نحوه عملکرد این دستگاه ها را خواهیم دید.
ایده پیش کشنده این است که در صورت تصادف هرگونه شل شدن در تسمه کمربند را محکم کند. در حالی که مکانیسم قفل معمولی در یک جمع کننده باعث می شود که کمربند بیشتر از این کش پیدا نکند، پیش کشنده در واقع کمربند را به داخل محفظه بر می گرداند. این نیرو به مسافر کمک می کند تا در هنگام تصادف، در صندلی خود حرکت نکند. معمولاً کمربند های مجهز به پیش کشنده با مکانیسم های قفل معمولی کار می کنند، نه به جای آنها.
تعدادی از سیستم های پیش کشنده مختلف در بازار وجود دارد. برخی از پیش کشنده ها کل مکانیسم جمع کننده را به عقب می کشند و برخی دیگر خود قرقره را می چرخانند. به طور کلی، پیش فشارها به همان کامپیوتر کیسه هوا(ایربگ) متصل می شوند که کیسه های هوای خودرو را فعال می کند. سنسورهای حرکتی مکانیکی یا الکترونیکی به کاهش ناگهانی سرعت یا ضربه واکنش نشان می دهند، این واکنش بوسیله سیگنال به کامپیوتر کیسه هوا(ایربگ) ارسال می شود. هنگامی که ضربه ای تشخیص داده می شود، کامپیوتر کیسه هوا(ایربگ) با اختلاف چندین ده هزارم ثانیه، پیش کشنده ها و سپس کیسه های هوا را فعال می کند.
برخی از پیش کشنده ها در اطراف موتورهای برقی یا شیر برقی ساخته شده اند، اما امروزه در متداول ترین طرح ها از مواد پیروتکنیکی(انفجاری) برای کشیدن تسمه کمربند استفاده شده است. نمودار زیر یک مدل نماینده را نشان می دهد.
داچیا با لوگو جدید خود به آینده فکر می کند
داچیا در حال طراحی یک نشان جدید و مدرن تر همراه با هویت تجاری تازه ای است که تمرکز خود را بر "موارد ضروری" به نمایش می گذارد.
بیشتر بخوانید...تفاوت توان (اسب بخار) و گشتاور چیست؟
برای معرفی کارایی موتور معمولاً از دو مشخصه استفاده می‌شود، توان برحسب اسب بخار و گشتاور برحسب نیوتن متر که در میان این دو، اسب بخار بیشتر به کار می‌رود.
بیشتر بخوانید...با رنو مگان ای-تک (Megane E-TECH) تمام برقی آشنا شوید
رنو مگان ای-تک (Megane E-TECH) کاملا جدید یک خودروی تازه وارد به دنیای خودروهای برقی است.
بیشتر بخوانید...عنصر اصلی در این پیش کشنده یک محفظه گاز قابل احتراق است. داخل محفظه، یک محفظه کوچکتر با مواد احتراق کننده قابل انفجار وجود دارد. این محفظه کوچکتر مجهز به دو الکترود است که به پردازنده مرکزی متصل می شوند.
هنگامی که پردازنده برخورد را تشخیص می دهد، بلافاصله یک جریان الکتریکی را روی الکترودها اعمال می کند. جرقه الکترودها مواد جرقه زن را مشتعل می کند که برای احتراق گاز در محفظه احتراق می کند. گاز سوزان فشار زیادی را به خارج ایجاد می کند. فشار بر روی پیستونی که در محفظه قرار دارد فشار می آورد و آن را با سرعت بالا به سمت بالا هدایت می کند.
یک چرخ دنده به یک طرف پیستون بسته می شود. هنگامی که پیستون بالا می رود، چرخ دنده یک دنده متصل به مکانیزم قرقره جمع کننده را درگیر می کند. قفسه سرعت گیر قرقره را به شدت می چرخاند و هرگونه تسمه کمربند سست را می بندد.
محدود کننده فشار به قفسه سینه
در تصادفات شدید، هنگام برخورد خودرو با مانع با سرعت بسیار بالا، کمربند ایمنی می تواند آسیب جدی وارد کند. با افزایش سرعت اینرسی مسافر، نیروی بیشتری برای توقف مسافر لازم است. به عبارت دیگر، هرچه سریعتر به جسمی برخورد کنید، کمربند ایمنی محکم تر به شما فشار می آورد.
برخی از سیستم های کمربند ایمنی از محدود کننده های بار برای به حداقل رساندن آسیب ناشی از کمربند استفاده می کنند. ایده اصلی محدود کننده بار این است که هنگام وارد شدن نیروی زیاد به کمربند، کمی بیشتر تسمه کمربند آزاد شود. ساده ترین محدود کننده بار، یک چینه های دوخته شده در تسمه کمربند است. دوختی که این چینه ها را در محل خود نگه می دارند طوری طراحی شده اند که در صورت وارد شدن مقدار خاصی از نیرو به کمربند باز شوند. وقتی این دوخت ها از هم جدا می شوند، تسمه کمربند باز می شود و اجازه می دهد کمربند کمی بیشتر باز شود.
محدود کننده های پیشرفته تر بار در مکانیسم جمع کننده به یک نوار پیچشی تکیه می کنند. نوار پیچشی فقط یک طول از مواد فلزی است که در صورت اعمال نیروی کافی به آن می پیچد. در محدود کننده بار، نوار پیچشی در یک طرف به مکانیسم قفل و در طرف دیگر به قرقره چرخان محکم شده است. در یک تصادف کمتر شدید، نوار پیچشی شکل خود را حفظ می کند و قرقره به همراه مکانیزم قفل شدن قفل می شود. اما وقتی نیروی زیادی به تسمه کمربند (و در نتیجه قرقره) وارد می شود، نوار پیچشی کمی پیچ می خورد. این باعث می شود که تسمه کمربند کمی بیشتر باز شود.
در طول این سالها ثابت شده است که کمربند ایمنی مهمترین وسیله ایمنی در اتومبیلها و کامیونها است. با این حال، آنها به هیچ وجه خطاناپذیر نیستند و مهندسان ایمنی خودرو در بهبود طراحی امروز فضای زیادی برای پیشرفت می بینند. در آینده ، خودروها مجهز به کمربندهای بهتر، کیسه های هوای بهتر و به احتمال زیاد، فناوری ایمنی کاملاً جدید خواهند بود.