مجله تخصصی خودرو اخبار خودرو , قیمت خودرو , خرید و فروش خودرو , قیمت ماشین , قیمت اتومبیل
در این نوشته از سری مطالب معرفی اجزای خودرو قصد داریم در مورد طریقه عملکرد کیسه هوای خودرو بحث کنیم.
شاید برای شما هم جالب باشد که در مورد نحوه کار کیسه هوا یا ایربگ خودرو اطلاعاتی به دست آورید.
به همین دلیل مجموعه ای از اطلاعات و طریقه عملکرد کیسه هوای خودرو در مجله خودرو برای شما جمع آوری کرده ایم.
امیدواریم که برای شما مفید باشد … تا انتها با ما همراه باشید…
طریقه عملکرد کیسه هوای خودرو چگونه است؟
همانطور که می دانیم هر جسم در حال حرکت دارای اینرسی است (حاصلضرب جرم جسم در سرعت آن )و نیز می دانیم که اگر نیرویی به جسم وارد نشود جسم در همان جهت قبلی با همان سرعت به حرکت خود ادامه می دهد.
خودرو شامل چندین جسم است،خود وسیله نقلیه، و اجسام متحرک درون آن(یا همان سرنشینان) اگر جلوی حرکت این اجسام را نگیریم با همان سرعتی قبلی (سرعت خودرو) به حرکت خود ادامه می دهند حتی اگر خودرو به دلیل تصادف متوقف شده باشد، متوقف کردن جسم و یا همان صفر شدن نیروی اینرسی زاویه ای نیازمند نیرویی است که در یک بازه زمانی بر جسم اعمال شود.
اما کاری که سیستم های مکمل مانند ایربگها انجام می دهند این است که با کمترین صدمه سرعت جسم راکم کرده و به صفر می رسانند( البته در مدت زمانی بسیار کوتاه کمترازیک چشم برهم زدن).
طی سال ها کمربندهای ایمنی تنها وسیله مهارکننده در خودروها بوده اند. در عین حال در این مدت بحث های زیادی در مورد ایمنی آنها بخصوص در مورد کودکان مطرح شده است، با این حال به مرور زمان در اکثر کشورها کمربندهای ایمنی شامل مقررات اجباری شده اند. آمار و ارقام نشان می دهد که استفاده از کمربندهای ایمنی جان هزاران نفر را در تصادفات نجات داده است.
ایده استفاده از یک بالش نرم در برابر برخورد، بسیار جذاب بود و اولین ثبت اختراع در مورد یک وسیله قابل انبساط برای فرود آمدن در آن در هنگام تصادف برای هواپیماها طی جنگ جهانی دوم انجام شده است.
در دهه 1980، اولین کیسه هوای تجاری در خودروها ظاهر شد. از سال 1998، نیز وجود کیسه هوا در هر دو سمت راننده و سرنشین جلو در کشور آمریکا الزامی شده است.
تاکنون آمار نشان داده که کیسه های هوا، ریسک مرگ را در تصادفات از روبرو تا حدود 30 درصد کاهش داده است.
در اتومبیل های امروزی حتی کیسه هایی نیز در پشت صندلی های جلو و درب ها نصب می شود، اگرچه آنها به گستردگی کیسه های هوای نصب شده در فرمان و داشبورد مورد استفاده قرار نمی گیرند.
برخی از کارشناسان بر این عقیده اند که در آینده تعداد کیسه های هوای خودروها به شش تا هفت برابر امروز خواهد رسید.
اصول اولیه را بدانید
پیش از پرداختن به اصول، بهتر است به مرور اطلاعات خود، درباره قوانین حرکت نیوتن بپردازیم.
اول اینکه ما می دانیم که اجسام در حال حرکت، دارای نیروی حرکت (حاصلضرب جرم و سرعت) هستند.
در صورتی که یک نیروی خارجی بر جسم وارد نشود، آن جسم به حرکت خود با سرعت و جهت خود ادامه خواهد داد.
خودروها از اجسام متعددی تشکیل شده اند که شامل بدنه، اجزای درون آن و البته سرنشینان می شود.
اگر این اجسام مهار نشوند، حتی در صورت توقف خودرو در اثر تصادف، آنها با سرعت به حرکت خود ادامه می دهند.
متوقف کردن یک جسم متحرک، مستلزم اعمال نیرو به آن در یک بازه زمانی است.
وقتی یک خودرو دچار تصادف می شود، زمان مورد نیاز برای متوقف کردن اجزای آن و مخصوصاً سرنشینان بسیار کم است.
هدف کیسه های هوا، کمک به متوقف کردن سرنشینان با ایجاد کمترین آسیب ها است.
کاری که یک کیسه هوا انجام می دهد، کاهش سرعت سرنشین به صفر با کمترین یا بدون آسیب است.
کیسه هوا با محدودیت های زیادی درگیر است. کیسه هوا باید در کسری از ثانیه در فضای بین سرنشین و فرمان یا داشبورد عمل کند.
برای آنکه سیستم بتواند به جای آنکه سرنشین را ناگهانی متوقف کند، حرکت آن را آرام کند، حتی کوچکترین مقدار فضا و زمان ارزشمند است.
در کیسه هوا سه قسمت وجود دارد که می تواند به انجام این کار بزرگ یاری دهد:
کیسه ای از پارچه نایلونی نازکی ساخته می شود و درون فرمان، داشبورد و اخیراً پشت صندلی های جلو برای سرنشینان عقب و همچنین درب ها، تا شده و قرار می گیرد.
سنسور که به کیسه هوا، دستور باد شدن را می دهد. باد شدن در صورتی رخ می دهد که نیروی برخورد، معادل نیروی برخورد با یک دیوار آجری با سرعت بین 16 تا 24 کیلومتر بر ساعت باشد.
این برخورد، باعث بسته شدن اتصال برقی و بکار افتادن سوئیچ مکانیکی می شود و به سنسور پیام می دهد که تصادف رخ داده است.
سنسور، اطلاعات را از یک شتاب سنج که درون ریزتراشه قرار دارد، دریافت می کند.
سیستم باد کننده کیسه هوا موجب واکنش شیمیایی سدیم آزید (NaN3) با نیترات پتاسیم (KNO3) جامد می شود.
این واکنش شیمیایی، مقداری گاز برای باد کردن کیسه هوا به وجود می آورد.
کیسه هوا از قسمت ذخیره شده خود با سرعت 322 کیلومتر بر ساعت، یعنی سریع تر از یک چشم بر هم زدن از هم باز می شود.
همه این فرآیندها تنها در یک بیستم ثانیه رخ می دهد و این زمان برای جلوگیری از یک جراحت جدی کافی است. ماده پودری که از کیسه هوا آزاد می شود، آرد ذرت عادی یا پودر تالک است که سازنده برای نچسبیدن تارهای کیسه به هم در هنگام تا زدن کیسه هوا استفاده می کند.
چند ثانیه بعد از تصادف، برای آنکه سرنشین بتواند حرکت کند، گاز به سرعت از سوراخ های درون کیسه تخلیه شده و کیسه را از حالت باد شده در می آورد.
توسعه ایده
در دهه 1980، وزارت راه آمریکا، استفاده از کیسه هوا در خودروها را اجباری کرد، البته استفاده از بالش سریع باد شونده برای ممانعت از جراحات تصادفات پیشینه ای طولانی تر دارد.
اولین اختراع وسیله باد شونده برای تصادفات هوایی طی جنگ جهانی دوم ثبت شده است.
تلاش های اولیه برای استفاده از کیسه هوا برای خودروها با موانع هزینه ساخت بالا و مشکلات فنی مرتبط با ذخیره و آزادسازی گاز فشرده مواجه بود.
پژوهشگران در جستجوی پاسخگویی به سوالات زیر بودند:
- آیا درون خودرو فضای کافی برای مخزن گاز وجود دارد؟
- آیا می شود گاز را برای مدت زمان عمر خودرو در آن به صورت ذخیره شده نگه داشت؟
- آیا کیسه هوا را می توان به سرعت و با اطمینان در شرایط مختلف آب و هوایی منبسط کرد بدون آنکه صدای انفجار گوش خراشی ایجاد شود؟
باید مجموعه واکنش های شیمیایی صورت می گرفت تا نیتروژن ایجاد و کیسه باد شود. باد کننده های پیشران جامد در دهه 1970 به کمک این ایده آمدند.
اگرچه از نظر تاریخی کیسه های هوا در ابتدا برای استفاده سرنشینان بدون کمربند ایمنی طراحی شده بود، ولی در همان روزهای اولیه کارشناسان هشدار داده بودند که این وسیله جدید باید به صورت پشتیبان و همراه با کمربند ایمنی استفاده شود.
کمربندهای ایمنی هنوز هم کاملاً ضروری هستند، چرا که کیسه های هوا فقط در تصادفاتی عمل می کنند که از روبرو رخ می دهد.
در مورد برخی خودروها و تصادفات جانبی، تصادفات از عقب و برخوردهای ثانویه فقط کمربندهای ایمنی می توانند کمک کنند؛ گرچه امروزه کیسه های جانبی هوا از طرفین نیز در حال رواج هستند.
با وجود پیشرفت ها و فناوری های جدید، کیسه های هوا فقط وقتی موثر هستند که همراه با یک کمربند استفاده شوند.
کمربند ایمنی، سرنشین را در موقعیت خود نگه می دارد، در حالی که کیسه هوا یک مانع نرم برای توقف اعضای بدن او فراهم می سازد.
کیسه های هوا جراحات منجر به مرگ را در مورد رانندگان تا 11 درصد و در مورد سرنشینان بزرگسال تا 13 درصد کاهش می دهد.
حفاظت ایجاد شده به کمک کیسه هوا و کمربند ایمنی قابل مقایسه با هیچ نوع حفاظت دیگری نیست.
مطالعات نشان می دهند که در یک برخورد، سرنشینانی که با کمربند ایمنی و کیسه هوا محافظت می شوند 50 درصد کمتر از سرنشنیان مهار نشده دچار آسیب های مرگبار و جراحات جدی خواهند شد.
ایمنی
نیروی یک کیسه هوا می تواند به افرادی که در فاصله نزدیک به آن قرار می گیرند، آسیب بزند زیرا برخورد صورت یا گردن سرنشینان با کیسه های هوا عامل ایجاد خطر است.
پژوهشگران دریافته اند که ناحیه خطر برای کیسه هوای راننده در محدوده 5 تا 8 سانتیمتری محل باد شدن قرار دارد.
بنابراین قرار گرفتن در فاصله 25 سانتیمتری از کیسه هوا، حاشیه ایمنی مناسب را ایجاد می کند.
این فاصله از مرکز فرمان تا قفسه سینه اندازه گیری می شود.
اگر راننده در فاصله کمتری از این فاصله قرار بگیرد، باید فاصله خود را به یکی از روش های زیر بیشتر کند:
- عقب بردن صندلی تا جای ممکن به صورتی که پاها به راحتی به پدال ها برسند.
- کج نمودن پشتی صندلی به عقب.
اگرچه طراحی خودروها با یکدیگر متفاوت است، ولی اغلب رانندگان می توانند حتی در جلوترین حالت صندلی با مایل کردن اندک پشتی به عقب به فاصله 25 سانتیمتری دست یابند.
اگر کج کردن پشتی صندلی مانع از داشتن دید مناسب از جاده شود، می توان با بالا بردن صندلی (در خودروهایی که دارای این نوع تنظیم هستند) یا قرار دادن یک بالش سفت غیر لغزنده آن را اصلاح کرد.
کیسه هوا می تواند آسیب جدی به کودکان وارد نماید. به همین دلیل باید کودکان زیر 12 سال، در صندلی عقب خودرو بنشینند.
در ایربگ ۳ قسمت اصلی وجود دارد :
1 – کیسه نازکی از پارچه نایلونی که در فرمان و داشبورد و در بعضی از خودروها در درها و صندلیها، تا شده و جاسازی می شود.
2 – سنسور تصادف که عامل فعال شدن کیسه هوا می شود.
فعال شدن کیسه هوا وقتی اتفاق می افتد که نیروی تصادف، حداقل، معادل نیرویی باشد که در اثر برخورد با یک دیوار آجری با سرعت 16 تا 24 کیلومتر بر ساعت (10تا 15 مایل بر ساعت) ایجاد می شود.
این سنسور اطلاعات موردنیاز را از یک شتاب سنج که در یک تراشه جاسازی شده دریافت می کند.
3 – inflation system یا همان سیستم فعال کردن ایربگ و بادشدن آن nan3 را با kno3 ترکیب کرده و گاز نیتروژن تولید می کند.همین نیتروژن گرم است که باعث باد شدن ایربگ می شود.
در چند لحظه بعد، گاز از سوراخ های بسیار ریز ایربگ خارج شده و کیسه هوا خالی می شود.
این فرآیند فقط در یک، بیست و پنج صدم ثانیه طول می کشدو زمان باقی مانده نیز برای جلوگیری از صدمات جدی سرنشینان خودرو کافی است، همچنین در این بین ماده پودری از ایربگ خارج می شود که معمولا” پودر تالک یا نشاسته ذرت است که بوسیله سازنده کیسه هوا بکار می رود تا کیسه قابلیت تا شوندگی و نرم بودن خود را در مدتی که بصورت غیر فعال در فرمان یا داشبورد و یا درها ویا در محل های دیگر قرار دارد، حفظ کند.
یک نکته درمورد ایربگ جانبی:
اکثر قدم های برداشته شده در زمینه ایمنی خودرو مربوط به تصادفات و برخوردهای عقب و جلو بوده است.
در حالیکه 40% از آسیب های جدی و شدید، ناشی از تصادفات و برخوردهای کنار و جانب خودرو بوده است و 30% از کل تصادفات نیز از همین قسمت، یعنی از جانب بوده است.
بسیاری از سازندگان خودرو با توجه به این آمار اقدام به تقویت درها و فریم آنها و همچنین بخش های کف و سقف خودرو نموده اند، اما وجود ایربگ جانبی حفاظت و ایمنی به مراتب بالاتری به سرنشینان عرضه می کند.
با توجه به گفته مهندسان، طراحی ایربگ جانبی به مراتب از طراحی ایربگ های جلو مشکل تر است، دلیل این مساله نیز روشن است.
زیرا در تصادفات رو در رو مقدار زیادی از انرژی توسط سپر،کاپوت، وموتور جذب می شود- (حدود 30تا 40میلی ثانیه قبل از انتقال به سرنشینان)- اما در تصادف های جانبی تنها یک در با ضخامت ناچیز بین خودروی مقابل و سرنشینان خودروی دیگر وجود دارد و این بدین معناست که ایربگ های جانبی نصب شده تنها در مدت زمان بسیار کمتری حدود 5 تا 6 میلی ثانیه جهت گسترش و فعال شدن فرصت دارند.
ارتباط بین ایمنی کیسه هوا( air bag ) و فاصله راننده تا فرمان :
داده های آماری نشان می دهدکه استفاده از کیسه هوا خطر مرگ را در تصادفات رانندگی به میزان 11% کاهش می دهد، هرچند گزارش هایی نیز مبنی بر آسیبهای ناشی از کیسه هوا (اعم از صدمات جدی و کشنده تا آسیبهای سطحی) عنوان شده است.
فاصله راننده تا کیسه هوا فاکتور بسیار مهمی در ایمنی آن خواهد بود بطوری که همواره به رانندگان خودروها توصیه می شود که فاصله ای استاندارد و مطمئن را تا فرمان داشته باشندو در غیر این صورت حتما، کلید قطع دستی کیسه هوا را در خودرو خود قرار دهند، هر چند اکثر رانندگان درک درستی از فاصله خود تا فرمان نداشته و به همین دلیل اشتباهاتی را در این زمینه مرتکب می شوند.
در این زمینه تحقیقی از طرف مرکز بررسی و تحلیل خطر– هاروارد– در بوستن انجام گرفته که در این تحقیق ، هدف بررسی میزان اشتباه راننده در تخمین فاصله خود تا فرمان بود، هزار راننده درپمپ بنزینی در بوستن مورد ارزیابی قرار گرفتند.
فاصله مورد تحقیق از مرکز فرمان تا برآمدگی بینی راننده در نظر گرفته شده بود. اندازه این فاصله هم از دید راننده و هم مقدار واقعی آن ثبت گردید و در آخر با در نظر گرفتن مواردی که راننده این فاصله را 30.5 سانتی متر ( 12 اینچ) تخمین زده و یا واقعا 12 اینچ (فاصله استاندارد) بوده نتایج زیر بدست آمد:
از بین رانندگان 234 نفر (اکثرا”بانوان)گمان می کردند که در فاصله 12اینچ قرار دارند.
22 نفر(19 زن و 3 مرد) واقعا”در این فاصله قرار داشتنددر حالی که تنها 8 نفراز آنها این فاصله را به درستی تخمین زده بودند.
پس راننده ای که فکر می کند در فاصله نزدیک تری از حد استاندارد به فرمان قرار دارد(در حالی که فاصله اش استاندارد بوده) و به همین دلیل کیسه هوا را غیر فعال می کند و یا بلعکس، درهر دو حالت متضرر خواهد شد!
امروزه انواع سيستم های ايمنی از جمله ايربگ به سرعت در حال پيشرفت هستند”مهندسان طراح با انديشه های نو در جهت تکميل سيستم های پيشين و بالا بردن هر چه بيشتر ايمنی آنها هستند.
نحوه عملکرد سیستم کیسه هوا
وقتی خودرویی با سرعت حدود 35 کیلومتر در ساعت با سر تصادف کند رویدادهای زیر به ترتیب رخ می دهند :
- پیش از برخورد راننده در وضعیت عادی نشسته است
- در حدود 15 میلی ثانیه پس از برخورد خودرو به شدت شتاب منفی پیدا می کند و کیسه هوا در استانه راه اندازی قرار می گیرد
- مشتعل ساز سوخت موجود در باد کننده را مشتعل می کند
- پس از حدود 3 میلی ثانیه کیسه هوا باز می شود در این لحظه با مچاله شدن بخشهای از جلو خودرو راننده به جلو پرتاب شده و کمربند ایمنی بسته به نوع ان قفل یا سفت شده است
- در حدود 40 میلی ثانیه پس از برخورد کیسه هوا کاملا باد شده است و حرکت راننده را جذب می کند
- در حدود 105 تا 150 میلی ثانیه پس از برخورد راننده به عقب بر می گردد و با کیسه هوا از سوراخهای جانبی ان خالی می شود تا راننده دید پیدا کند.کیسه هوای سرنشین نیز به همین ترتیب کار میکند کیسه هوا را به صورتهای مختلف نصب می کنندو متداولتر از همه نصب همه اجزا در وسط فلکه فرمان است به هر حال اساس کار تفاوتی نمی کند
حسگرها :
وسیله ای است که با درک موقعیت تصادف، فرمان پر شدن کیسه هوا را ارسال می نماید و این فرمان که عموماً الکترونیکی می باشد باعث ایجاد یک انفجار در ژنراتور تولید گاز شده و گاز حاصل از این انفجار باعث پر شدن کیسه هوا می شود.
سنسورها عموماً از نوع سنسور ضربه بوده و انواع مکانیکی آن در ابتدا بر روی خودرو ها نصب شده بود.
ژنراتور تولید گاز
بخشی از سیستم کیسه هوا می باشد که در آن طی یک فرآیند شیمیایی گاز نیتروژن تولید شده و گاز تولید شده با فشار بالا باعث باد شدن کیسه قبل از برخورد سرنشین با فرمان، داشبورد، درب و … می شود.
تفاوت کیسه هوا و کمربند ایمنی از نقطه نظر نیروی وارده:
هر چند متوسط نیروهای وارده به راننده ای که از کمربند ایمنی مناسب استفاده میکند و یا از کیسه هوا استفاده میکند یکسان است، ولی کیسه هوا طبق اصل پاسکال، فشار یکسانی به تمام نقاطی که با آن در تماس هستند وارد میکند.
همان نیرو که توسط کمربند ایمنی مناسب به راننده وارد می‌شود، این بار توسط کیسه هوا، در یک سطح بزرگتر پخش شده و فشار کمتری به بدن وارد می‌شود.
استفاده از کیسه هوا بدین معنی نیست که نیازی به بستن کمربند ایمنی نداریم، چون کمربند ایمنی باعث می‌شود تا راننده از جای خود بیرون نیفتد در حالی که کیسه هوا باعث می‌شود ضربه وارده به راننده کاهش یابد.
بیشتر بخوانید
