BMW Ablaktörlő Felhajtása: Biztonság és Technológia a Járművekben

A gépjárművek aktív és passzív biztonságát a hetvenes évek óta különböztetik meg egymástól. Az aktív biztonság tárgykörébe tartoznak azok a műszaki megoldások és intézkedések, melyek a közlekedési balesetek bekövetkezését hivatottak elhárítani. Ebbe a csoportba sorolhatjuk be például egyebek között a nagy teljesítményű fényszóró rendszereket, a szervokormányokat, az ABS és az ESP rendszereket. Ezeknek az egységeknek a baleset bekövetkezése előtt kell működniük.

A passzív biztonság tárgykörébe tartoznak azok a műszaki megoldások, intézkedések, melyek egy baleset bekövetkezése során és ezt követően a gépkocsiban utazók és a közlekedési partnerek sérüléseinek súlyosságát hivatottak csökkenteni. A passzív biztonság vonatkozásában a személygépkocsik és a haszonjárművek lényegesen eltérnek egymástól.

Azon kívül, hogy a két különböző járműkategóriába tartozó egyedek tömege jelentősen eltér egymástól, más konstrukciós elveket alkalmaznak a kocsi testek építésénél, de jelentősen különböznek a lökhárítók magassági méretei is. Ezek a tények alapvető kihatással vannak egy ütközéses balesetek következményeire. Ezek a tények indokolják azt, hogy a személygépkocsik és a haszonjárművek passzív biztonságát külön fejezetekben tárgyaljuk.

A passzív biztonság növelése érdekében az ötvenes évek óta a személygépkocsik különböző részegységeinél végeztek fejlesztéseket. Külön fejezetekben tárgyaljuk a kocsiszekrények ütközési jellemzőit, a biztonsági övek, az övfeszítők, az első és az oldalsó légzsákok működését és hatásaikat, továbbá az ülésekkel kapcsolatos tudnivalókat.

Előre kell bocsátani azt a fontos tényt, hogy a mechatronikai védelmi egységek működését és hatékonyságát alapvetően befolyásolják a kocsiszekrények konstrukciós kialakításai és a deformációs jellemzői. Teljes élettartamában, deformáció és kifáradás nélkül viselje el az üzemszerű igénybevételeket. A korrózióval szemben legyen minél ellenállóbb. Ütközéses baleseteknél legyen minél nagyobb az energia elnyelő képessége, hogy az utastérben bekövetkező lassulások legyenek elviselhetők. Minél könnyebben legyen összeszerelhető, illetve javítható a kocsiszekrény.

Tapasztalatok ablaktörlő cserével kapcsolatban

Béla Barényi és a Passzív Biztonság Fejlesztése

Barényi Béla 1907 március 1.-én született Ausztriában. Apja Eugen Barényi az Osztrák-Magyar Monarchia hadseregének pozsonyi katonai akadémián matematikát és szabadkézi rajzot tanított. Mivel a család Pozsonyban élt Barényi Béla csehszlovák állampolgár lett. 1920-ban édesanyjával áttelepült Ausztriába, ahol reáliskolában tanult. 1924-26 között a bécsi technikum tanulója.

1925-óta foglalkoztatta a népautó ötlete, melynél a kormányművet az első futómű mögé helyezte, így ütközéskor a kormánykerék tengelye nem hatol az utastérbe. A gépkocsivezető sérüléseit a nagy felületűre kormánykerék agyrésszel csökkentette. Elképzeléseiről 1929-ben a "Motor-Kritik" című újságban jelent meg cikk.

1928-ban a Steyr művek Bécsi karosszériagyárában, majd az Austro-Fiat-nál dolgozott rajzolóként. Munkát keresve megfordult Bécsben, Stuttgartban és Párizsban, majd Németországba költözött. 1934-ben Berlinben egy műszaki fejlesztő intézetnél dolgozott. Ebben az időszakban 150 gépjármű technikai szabadalmat jelentett be. 1939-után a Mercedesnél helyezkedett el. Csehszlovák állampolgársága miatt nem kellet bevonulni katonának.

1940-től német állampolgár, de gyermekkori csípőízületi gyulladás okozta mozgáskorlátozottsága miatt mentesítést kapott katonai szolgálat alól. A gyárat ért bombatámadások után 1944-től otthon dolgozott. Az amerikai katonai megszállás miatt 1945 szeptemberétől elvesztette állását, de a Daimler-Benz vezetőségével tartotta a kapcsolatot. 1948-ban ismét alkalmazta a gyár fejlesztőmérnökként.

1948 -ban rajzolta meg a később szabadalmaztatott motorháztető alá rejtett ablaktörlő tengelyt, mely az elgázolt gyalogosok sérüléseit csökkenti. Ezt csak 37 évvel később, az S-osztályú Mercedesnél valósították meg. 1947-ben fejlesztette ki a biztonsági kormánykereket, melyet nagy felületű rugalmas agyrésszel látott el. Azt tartotta jónak, ha a kormánykereket a kormánygéppel minden irányból rugalmas és becsuklásra alkalmas tengely köti össze. Tíz pontban foglalta össze a biztonsági kormányberendezéssel szemben támasztható követelményeket.

BMW E60 ablaktörlő csere

1963-ban szabadalmaztatta a biztonsági kormányoszlopot, mely ütközéses baleseteknél nem hatol az utastérbe. A Barényi féle biztonsági kormányberendezést a 200-as és a 250-es Mercedes típusokba szerelték be, melyek szériagyártása 1968-ban kezdődött.

A legjelentősebb szabadalma a deformációs zóna, melyet 1951-ben DBP 854.157 számon nyújtotta be. Ez az ütközés mozgási energiáját deformációs munkává alakítja, ezzel mérsékelhetők a sérülések. A túlélési teret biztosító merev utastér előtt és mögött deformációs zónákat alakított ki. Szabadalomként 1952 I. 23.-án ismerték el. Az 1959-ben elkezdődő ütközési kísérletek igazolták elképzelését.

Szabadalmai közül sokat csak akkor hasznosítottak, amikor lejárt a védettség. Jó példa a Porsche 911 Targa-ba 1967-óta beépített védőkeretet, amely borulás esetén védi az utastérben lévő személyeket. Ezt Barényi 1949-ben szabadalmaztatta. Sok esetben az autógyárak minden következmény nélkül megsértették szabadalmi jogát, melyet több esetben hosszas pereskedés után tudott érvényesíteni. Ez történt a Ford-dal is.

A Daimler-Benznél 1955-től a távlati-fejlesztési osztályvezető, majd 1965-től főosztályvezető. 1972-ben vonult nyugállományba. Munkásságát egyre szélesebb körben ismerték el. 1967-ben a Rudolf Diesel érem arany fokozatát kapta. 1981-ben a Technika és az Alkalmazott Természettudományok Aacheni és Müncheni Díjával tüntették ki. 80. születésnapján Sindelfingen főpolgármestere emlékplakettet nyújtott át. Több városban utcát neveztek el róla. 1989-ben Ausztriában professzori címet adományoztak neki. 1994-ben Detroitban felvették az "Automotive Hall of Fame" az autóipar legkiemelkedőbb feltalálóinak sorába. Világhírű magyar származású konstruktőr és feltaláló 2500 szabadalmat mondhatott magáénak.

Béla Barényi

Javítsa meg a Nissan Juke ablaktörlőjét

A Kocsiszekrények Ütközési Jellemzői

Általánosságban megállapítható, hogy a személyi sérülések súlyossága arányos a kocsiszekrény hosszával és ebből következően a deformációs zóna hosszával. a személyi sérülések súlyossága általában fordítottan arányos a gépkocsi tömegével. Ez azt jelenti, hogy a kisebb tömegű gépkocsikban általában súlyosabbak a bekövetkezett sérülések.

Azonos kategóriába tartozó új személygépkocsik összehasonlítására fejlesztették ki ezt a nemzetközileg elfogadott vizsgálati módszert. Különböző irányú, és megadott feltételek szerint elvégzett ütközési vizsgálatokat hajtanak végre. Ezek kiértékelése alapján pontozzák a vizsgálatban részvevő gépkocsikat. Az összesített pontok alapján ítélik oda a csillagokat. Újabban a végső minősítésnél a gyalogos gázolás esetén elért védelmet is figyelembe veszik.

Az ütközési vizsgálatoknál a gépkocsikba dummikat ültetnek be (nők, férfiak és gyermekek, gyermekülésben). Ezek fejét, felsőtestét, combját, alsó lábszárát és lábfejét érő terheléseket mérik elektronikus érzékelőkkel. A kiértékelésnél a terhelések alapján négy- négy pont adnak az offszet frontális, és az oldalütközésnél. Két pont adnak az oszlopnak történő oldalütközésnél, mely a kocsiszekrényre nagyon koncentrált terhelést okoz. A kiértékelés szempontjai és az ütközési sebességek is folyamatosan változnak, ezért nehéz a naprakész adatokat összefoglalni.

A személygépkocsik lemezből sajtolt önhordó kocsiszekrényekkel készülnek. Folyamatosan törekszenek arra, hogy megfeleljenek az egyre nagyobb mechanikai igénybevételeket jelentő ütközésvizsgálatoknak méghozzá úgy, hogy tömegük lehetőleg csökkenjen. Ez azért nagyon fontos, mert az igények folyamatos bővülése miatt egyre több kényelmi és komfort berendezéseket építenek be a gépkocsikba. Ezt a gyárak az össztömeg növekedése nélkül igyekeznek megvalósítani.

Oldalütközési teszt

Súlycsökkentés és Anyaghasználat

A súlycsökkentés úgy valósítható meg, ha egyre nagyobb részarányban alkalmaznak nagy szilárdságú mikro-ötvözött acélokat, illetve könnyűfém ötvözeteket. Ez együtt jár újabb technológiák alkalmazásával. Meg kell említeni a „Taylored blanc” illetve a „bake hardening” módszereket. Világszerte leggyakrabban az angol elnevezéseket alkalmazzák ezeknél.

A „Taylored blanc” (kiszabott lemezdarabok) kifejezés például azt jelenti, hogy szakítottak azzal a méretezési elvvel, hogy a legnagyobb igénybevételnek megfelelő lemez vastagságot alkalmazzák a teljes karosszéria elem gyártásánál. Az ilyen elven gyártott részegység bár úgy tűnik, hogy egyetlen darabból készült, de ez csak a látszat. Különböző vastagságú és eltérő módon ötvözött lemezdarabokat hegesztenek össze lézerrel. Ebből vágják ki és sajtolják a megfelelő alakra a karosszéria elemet. Így aztán mindenhol pontosan olyan szilárdságú és vastagságú amilyennek lennie kell, miközben tömege a lehető legoptimálisabb.

A „bake hardening” eljárással kapja meg a mikro-ötvözött anyagokból gyártott karosszéria a szilárdságát. A víz bázisú festékek alkalmazása miatt a szárítás eleve nagyobb hőmérsékleten történik. Ezt a hőmérsékletet úgy választják meg, hogy a szárítás utáni lassú lehűlés egy nemesítő hőkezelésnek felel meg, mely megadja a kocsiszekrénynek a végleges szilárdságát. Ehhez persze a javító iparnak is alkalmazkodni kell, hiszen egy baleseti karosszéria sérülés nehezebben javítható a sprődebb anyag miatt.

Környezetvédelem és Könnyűszerkezetes Karosszériaépítés

A környezet kímélésének egyik fontos tényezője a széndioxid kibocsátás csökkentése. A közlekedés vonatkozásában az európai autógyárak azt a kötelezettséget vállalták, hogy az 1995 és 2008 között értékesített gépkocsik széndioxid emisszióját 25%-al csökkentik. Ezért a motortechnikai fejlesztések jelentős része a tüzelőanyag fogyasztás csökkentét vette célba. Mivel egy középkategóriás gépkocsi tömegének jelentős részét, kb. 34%-át a kocsiszekrény teszi ki, célszerű a súlycsökkentés lehetőségeit behatóbban elemezni. Ebből a vonatkozásból a könnyűszerkezetes karosszériaépítésnek nagy a módon. Ez is vonzóvá teszi ez az új technológiát.

A konstruktőrök tehát a gépkocsik tömegének csökkentési lehetőségével kezdtek foglalkozni. Így tehát egyre nagyobb lett a jelentősége a vegyes építésű, acélból, alumíniumból és műanyag elemek felhasználásával készülő könnyűszerkezetes autógyártásnak.

Vegyes építésű karosszéria

Alumínium, vagy Vegyes Építési Mód?

A tüzelőanyag fogyasztást csökkentő intézkedések miatt az alumínium kocsiszekrénnyel párhuzamosan az annál olcsóbb, és könnyebb vegyes építésű kocsiszekrényeket is elkezdték fejleszteni. A különböző eltérő tulajdonságú anyagok kombinált alkalmazása miatt szükségessé váltak új rögzítés-technikai megoldások kifejlesztése. A hagyományos, rég óta széles körűen alkalmazott, hőhatással járó rögzítési eljárások, mint például hegesztés, vagy a ponthegesztés a vegyes építésű kocsiszekrényeknél nem alkalmazhatók. Ugyanis ezek az anyagok metallurgiailag nem kompatibilisek egymással.

Az eddig alkalmazott és a jelenleg is gyártott korszerű „mono”, vagyis csupán egyféle anyagból - acélból, vagy alumíniumból - készülő kocsiszekrények mellett egyre nagyobb teret nyer a „multi material design”, azaz többféle anyagból készülő változat. A más néven vegyes építésű karosszéria koncepciónál a különböző részek az adott igénybevételeknek legjobban megfelelő anyagból készülnek. A cél olyan kedvező árú, minimális tömegű kocsiszekrény kifejlesztése, mely nagy teherbírású és kellően merev, ugyanakkor ütközéses balesetnél nagy energia elnyelő képességű.

Az ilyen kocsiszekrénynél minden részelem az ott ébredő terhelésnek a legjobban megfelelő anyagból készül. Jellemző a nagyszilárdságú és a korrózióálló anyagok, a hidroformázással, és a Tailored Blanks technológiával gyártott egységek és a több rétegű szendvics szerkezetű lemezek és a különböző könnyűfémek növekvő részaránya. Egyre több helyen alkalmazzák a magnéziumötvözetből készült öntött elemeket, húzott profilokat és lemezeket, mert ezek az alumíniumnál is könnyebbek, így kedvezőbb tömegű szerkezet gyártható. A jelentős költségek miatt kezdetben csak a felsőbb osztályban és a kiemelten fontos típusoknál jelennek meg.

Csak a különböző szálerősítésű, különleges kompozit műagyagok teszik lehetővé, hogy a fémből készült kocsiszekrények tömegéhez képest 50%-os csökkentést lehessen megvalósítani. Jelenleg a szénszál erősítésű anyagokat alkalmazzák úgy a repülőgépeknél, sporthajóknál és a sportautóknál.

Rögzítési Lehetőségek

A különböző rögzítési lehetőségek közül az igénybevételek, az alkalmazott anyagok és a kocsiszekrény építési módja alapján kell választani. a passzív biztonsággal összefüggő nagy energiaelnyelő képesség. A kötések szilárdságának optimalizálása gyakran az egész kocsiszekrény jobbítását is jelenti, hiszen általában ezek a konstrukció leggyengébb részei. A kocsiszekrény egyes részeinek csatlakozási pontjai jelentős kihatással vannak a tömegre. Ezért ezeknek különösen a könnyű építésű változatoknál nagy jelentősége van.

Az alumínium- és magnéziumötvözetből készült elemek a kereskedelemben kapható vágószegeccsel történő egymáshoz rögzítésénél a magnéziumötvözetből készült lemeznél repedések képződtek. Ez az anyag tulajdonságával magyarázható. A fejlesztés eredményeként a szegecselésnél alkalmazott ellentartó „matrica” alakjának optimalizálásával a probléma megoldódott. Úgy végzik a szegecselést, hogy eközben a magnéziumötvözet lemeznél minimális legyen az alakváltozás. Így sikerült repedésmentes szegecskötéseket létrehozni anélkül, hogy szükség lett volna melegítésre.

Ha a vegyes építésű egység vágószegecses összeerősítésénél a szénszál erősítésű műanyag elem az alsó „matrica” felőli oldalra kerül a kötés teherviselő képessége nem megfelelő. Ennek egyik fő oka, hogy az anyag szétválik rétegekre az erősítő szálak mentén. A megfelelő kötésszilárdság elérése érdekében egy új szegecselési technológiát fejlesztettek ki, mely lehetővé teszi, hogy a „matrica” felőli oldalra is kerülhessen fáziserősítésű műanyag. Egy hüvely szerű megtámasztás lehetővé teszi, hogy a vágószegecs teljes mértékben áthatoljon az anyagon és ezután egy másik szerszámmal elperemezik a szegecs kilógó részét. Ez a záró fej a szegecskötésnek kiváló szilárdságot biztosít. A különböző anyagkombinációkhoz egymástól eltérő alakú „matricákat” és peremező szerszámokat fejlesztettek ki. Ezzel repedés, illetve szétnyílás mentes megfelelő szilárdságú kötések hozhatók létre.

A ragasztott kötéseknél öregedési folyamattal kell számolni, melyek a szilárdsági jellemzők változásával járnak. Ez negatív hatással van egy ütközés esetén a szerkezet energiaelnyelő képességére. Ezért a ragasztást más rögzítési móddal kombinálva alkalmazzák. Illetve ennek megfelelő anyagok kombinációját alkalmazzák.

A biztonságos és környezetbarát járművek tervezése és gyártása folyamatos kihívást jelent az autóipar számára. Az új technológiák és anyagok alkalmazása nem csak a járművek teljesítményét és hatékonyságát javítja, hanem a közlekedés biztonságát is növeli.