کیسه هوا(AIR  BAG)

مقدمه

سيستم هاي كيسه هوايي به منظور حفاظت سر وسينه سرنشين خودرو در برابر ضربه هاي جانبي در ستون های بغل خودرو استفاده مي شوند دراين تحقيق انواع مختلف سيستم هاي كيسه هوايي مورد تجزيه و تحليل قرارگرفته و طراحي بهينه آن تهيه گرديده كه ميتوان براي هر مدل از خودرو با تغييرات جزئي از آن استفاده نمود.

كيسه هاي هوايي جانبي

درراستاي تحقق خودكفايي درانجام پروژههايي كه نيازبه فن وتكنولوژي پيشرفته اي دارد،تحليل كيسه هاي هوایی در خودرو مورد استفاده قرار گرفت .استفاده از كيسه هاي هوايي  با طول عمر حدود   15 سال به طورعمده در  عمده در صنايع خودرو و موقع تصادفات ،ضربه هاي جلو ناشي از سرعتهاي بالا را جذب ميكند و اخيرا کیسه هاي هوايي جانبي نيز طراحي 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. 

كاربرد همزمان كيسه هوايي و كمربندايمني:

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.دراين سيستم كيسه هوايي بواسطه استفاده از سنسورالكترومغناطيس با دقت بالايي در تصادف از جلو فعال ميشودو امكان عملكرد آن در تصادف جانبي و تصادف از عقب وجود ندارد ودر تصادف از جلو كه در حدود 15 درجه از مقابل خودرو انحراف داشته باشد فعال ميشود.

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 كيسه هوايي

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 ملي ايمني ترافيك:

بر اساس امار سازمان ملی ایمنی ترافیک بزرگراههای امریکا 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 های  امریکا 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  سريع عمل كردن كيسه هوايي به اين دليل است كه بايد قبل از وارد شدن ضربه تصادف به راننده و سرنشينان خودرو و يا كيسه هوايي عمل كرده باشد و گرنه وجود آن بي 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 بهمین دلیل است که تاکنون هبچ گزارشی از طرف سازمان ملی ایمنی ترافیک بزرگراههای امریکا مبنی بر آسیب از صدای کیسه های هوایی به گوش افراد دریافت نشده است.       

خودروهایی  که  به  کیسه های  هوایی  مجه زمي باشند با کلمات و یا حروفی از قبیل AIR BAG   يا  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 نيز مي توانند دليل وجود كيسه هاي هوايي در خودرو باشد.بعضی از سازندگان،  پلاکارد هایی در زیر کاپوت و یا روی ستون  بغل  پنجره  نصب مي 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 طوري طراحي كرده اند كه در تصادفات جلو خودرو در برخورد با مانع سخت مثلا يك ديوار بتوني ويا خودرو ديگر در سرعتي بيش از  30يا  40 Km/h  فعال ميشود. كيسه هاي هوايي 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. 

مواردي كه كيسه هوايي فعال نميشود:

مواردي وجود دارند که به رغم تصادفات خودرو از جلو کيسه 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- تغيير شكل هايي كه به تدريج صورت مي گيردمانند برخورد از پشت به كاميون در حال حركت

3- در تصادف هايي كه مانع مورد برخورد تغيير شكل زيادي بدهد مانند برخورد به پهلوي ماشين ديگر

-4 در تصادف هايي كه ضربه و تغيير شكل در نواحي متعدد و پس از برخورد هاي مكرر صورت پذيرد. 

 5- اگر خودرو دو يا چند  بار بصورت پياپي تصادف كند و در يكي از آنها كيسه هوايي فعال شود در تصادف بعدي كيسه هوايي عملكردي نخواهد  داشت.زيرا  كيسه هوايي  طوري طراحي شده اند كه پس از عمل كردن و منبسط شدن خالي شده و منقبض مي گردد.

فعال شدن کیسه هوایی

موقعی کیسه هوایی فعال میشود که هردو سنسور جلو ضربه را احساس کنند.وکاپوت جلو جمع شود.سيستم كيسه هاي هوايي به منظورمحافظت بيشترازسروسينه سرنشين خودرو موقع تصادفات شديد سيستم كيسه هوايي و كمربند ايمني براي جذب ضربه وارده ازجلوبكارگرفته مي شود.اين كيسه ها براي محافظت راننده در فرمان قرارمي گيرد و به دليل نزديكي راننده  به فرمان از حساسيت ويژه ايي برخوردار مي باشد.براي محافظت سر نشين نيز سيستم كيسه هوايي در داشبورد جايگزين مي شودو براي محافظت سرنشين از ضربات جانبي نيز كيسه هاي هواي جانبي در ستونهاي ماشين كار گذاشته ميشود.نحوه كار سيستم كيسه هوايي شبيه به اسلحه هاي  نظامي مي باشد بدين  صورت كه دريك  تصادف شديد از جلو سنسورهاي دقيق و حساس ضربه ناشي از تصادف را حس كرده و پس از تجزيه و تحليل توسط كنترلر  فرمان لازم به چاشني ارسال ميشود با عمل كردن اين چاشني مواد شيميايي موجود در عملگر واكنش داده و  توليد گاز ميكندو درزمان بسيار كوتاهي گاز ناشي ازآن كيسه را منبسط مي كنند. كيسه در زماني بسياركوتاه معمولا  بين 04/0 تا  06/0 ثانيه براساس نوع خودرو وسيستم كيسه هوايي منبسط شده و  پس  از جذب ضربه سريعاًًخالي ميشود.

انواع سنسورهای کیسه هوایی 

سنسورها يكي ازمهمترين ، دقيقترين وحساسترين قسمتهاي سيستم كيسه هوايي مي باشند مزيت مهم سنسورهاي الكترومكانيكي عدم حساسيت آنها به صداي ناشي ازتجهيزات برقي خودرو مي باشد.شركت  تويوتا  سنسورهاي مورد استفاده را به سه دسته تقسيم ميكند:

1. سنسور جلو

2. سنسور كف

3. سنسورايمني

سنسورجلوبه علت  شرايط سخت  محيطي كه درقسمتهاي  جلويي خودروبه واسطه درمعرض محيط  بودن قراردارد،سنسورهاي كه درقسمت جلو خودرو قرار ميگيردميبايد داراي ساختار صلب،پايدارو قابل اعتماد باشد. این

سنسور از نوع الكترومكانيكي بوده و در دو نوع غلطشي وچرخشي بكار ميروند.سنسورغلتشي مركب از يك جرم استوانه اي  و يك فنر تخت است كه دور آن پيچيده شده است.  در طراحي  اين سنسورها،باكنترل نمودن وزن و اندازه استوانه،سختي فنر تخت ومسافتي كه استوانه بايد طي كند ميتواند با توجه

 به ويژگي هاي وسيله نقليه و مدت زمان شتاب منفي كه ميگيرد طراحي ميشود.درنوع سنسور چرخشي يك جرم خارج از مركز و يك فنر پيچشي  نقش  اصلي را  دارند. وزنه در يك موقعيت اوليه توسط نيروي اوليه وارده از طرف فنر با يك سختي ثابت قرار گرفته است.

سنسور كف: 

 درانواع الكترومكانيكي و الكتريكي مي باشد وازآنجا كه اين سنسورها از منطقه تصادف دور هستند و در قسمت كف شاسي خودرو نصب ميگردند از تنوع بيشتر برخوردار بوده و از نوع الكتريكي بيشتر استفاده مي گردد. در نوع الكتريكي  كه بيشترين كاربرد را دارد نحوه كار براساس  كرنش تير يك سر گيرداراست كه توسط  يك  پل الكتريكي به سيگنال الكتريكي تبديل ميشود.عناصر اين پل الكتريكي در جدول زير آمده است.

سنسور ایمنی

سنسورهاي ايمني همانند سنسورهاي كف كف در منطقه تصادف قرار نميگيرد ودر واقع در كف خودرو روي شاسي نصب ميشوداين سنسورها ارز نوع الكترومكانيكي ميباشند تا صداي ناشي از اجزاي برقي روي عملكرد آنها تاثير نگذارداين سنسورها وظيفه دارند كه از فعال شدن كيسه هوايي در سرعتهاي پايين يا دراثرسروصدا جلوگيري  كند واگر سنسور كف يا جلو  به طور نابهنگام و در اثر ناهنجاري وعيب فعال شودتنها سنسور ايمني است كه مانع از فعال شدن كيسه هوايي ميشوداين در حاليست كه شتاب منفي ناشي از ماكزيمم  قدرت ترمز تنها 1/0 شتاب لازم براي عمل كردن سنسورها ميباشد.اين سنسورها در مدار الكتريكي با سنسورهاي كف و جلو به طور سري بسته ميشوند.

سنسور غلتشی 

اين سنسورها ساختماني شبيه سنسورهاي غلتشي دارند و به منظور كاهش هزينه از نظر اندازه كوچكتر ودارای قطعات كمتري هستند.   

تحليل گر سيستم كنترلي مورد استفاده در سيستم كيسه هوايي 

اين قسمت ازسيستم كيسه هوايي وظيفه تشخيص ضربه هاي ناشي از تصادف،فرمان لازم جهت فعال شدن سیستم كنترل كاركرد اجزاء و عيب يابي سيستم كيسه هوايي و نمايش آن توسط كدهايي روي صفحه نمايش مقابل راننده را برعهده دارد. سنسورهاي  الكتريكي  كف كه در داخل واحد كنترلند همراه  با  دو سنسور جلويي كه در قسمت جلوي خودرو نصب  شده اند به  طور موازي با  يكديگر در مدار قرار گرفته اند علاوه بر اين،اين 3  سنسور و سنسور ايمني و چاشني به صورت سري در مدار قرار گرفته اند.

عملگرمورد استفاده درسيستم كيسه هوايي: 

عملگر در واقع آخرين قسمت فعال شونده  سيستم كيسه هوايي مي باشد.كه با منبسط كردن كيسه هوايي مقابل سرنشين خودرو مانع از جراحات جدي وارد به سريا سينه سرنشين خودرو میگردند.فرمان ارسالي به قسمت عملگر باعث صدور فرمان آتش به چاشني وانفجار موادشيميايي موجود در آن ميشود. حاصل اين انفجار گازي بي خطرميباشد كه كيسه هوايي را با فشار و سرعت بالا منبسط مي نمايد. موقعي كه چاشني منفجر ميشود.هر دوي مواد مواد تقويت كننده و مواد توليد كننده گاز واكنش داده و به سرعت براي منبسط كردن كيسه توليد گاز مينمايد.

مواد شيميايي داخل كيسه هوايي:

اين ماده شيميايي اصطلاحا سديم  ازته ناميده مي شود.و در اثر انفجار به گاز بي خطر نيتروژن كه  80%  گاز موجود در هوا ميباشد و نيز دي اكسيد كربن تبديل ميشود.و البته مقدار كمي هيدروكسيد سديم توليد مي شودكه در بعضي موارد در افراد خارش پوست و حساسيت ايجاد ميكند. به غير از اين موارد پودر تالكوم به منظور لغزنده كردن  سطوح داخلي قسمت باد شونده سيستم كيسه هوايي استفاده ميشود(كه باعث عدم چسبندگي سطوح داخلي به يكديگر ميشود)

منبع : www.gerdavari.com

http://chembabolsar.blogfa.com/post-5.aspx