A Mercedes-Benz hátsó biztonsági övének működése és fejlesztései
A Mercedes-Benz élen jár az autóipari biztonsági fejlesztésekben, különös figyelmet fordítva a passzív biztonsági rendszerekre. A hátsó üléseken utazók biztonsága kiemelt fontosságú, ezért a Mercedes folyamatosan dolgozik a biztonsági övek hatékonyságának növelésén és a használati hajlandóság ösztönzésén.
A biztonsági öv használatának fontossága
A biztonsági övek védelmi szerepe nem kisebb a hátsó üléseken sem, baleset esetén pedig a bentülők veszélyeztetettsége csak minimálisan kisebb az elöl ülőknél. Azonban a hátsó üléseken ülők körében alacsonyabb a bekötöttségi arány. Például, a fegyelmezettebb németek 97 százaléka elöl és hátul is beköti a biztonsági övét, míg az EU államok többségében, beleértve Magyarországot is, csak 70 százalék körüli a hátul ülők között a biztonságiövet használók aránya.
A hátsó ülésen történő övhasználati hajlandóság növelésére a Mercedes több plusz szolgáltatást is kidolgozott. Az övcsatt megvilágított, valamint USB-csatlakozóval ellátott, amelyen át a személyes okos-eszközök rácsatlakoztathatók az autó rendszereire. Továbbá a biztonsági öv fűthető is.
A Mercedes-Benz biztonsági fejlesztései
A Mercedes-Benz a légzsákokkal kapcsolatos kutatásait 1966-ban kezdte. Először kereskedelmi forgalomba vezetőoldali légzsákot 1980-ban hoztak, a W126 sorozatú S-osztályú luxusautóban.
A légzsákot az első ülés háttámlájába szerelik, a működési elve azonos a többi légzsákkal, tehát a gyorsulás érzékelők és az ülésfoglaltság jelző jelei alapján aktivizálódik, piropatron robbantja be, az így fejlődő gáz fújja fel a zyákot. A zsákon elhelyezett réseken tervezett a zsák kiürülése, amelyet úgy állítottak be, hogy beleszámították, hogy a hátiul ülő is használja a biztonsági övet.
Mercedes 200D differenciálmű hibaelhárítás
A zsák viszonylag nagy űrtartalmú, hasonlóképpen az első utasoldali zsákhoz. Viszont a formája más, mintegy „begyűjti” az előrelendülő utas testét baleset esetén.
Biztonsági megoldások alapáron
Szabályozói és autógyártói oldalról közös törekvés az autók biztonságosabbá tétele, hogy kevesebben sérülhessenek meg az utakon. Hosszú idő után vált az új autók forgalomba helyezésének feltételévé egy biztonsági minimum elérése, amelynek szabályozása a fejlett régiókban, az Egyesült Államokban, Európában és Japánban volt a legszigorúbb.
Az ütközésbiztonság javítása iránti igényt nagyban fokozták az 1990-es évektől az Euro NCAP töréstesztjei a könnyen értelmezhető csillagokkal. Ezek a laborvizsgálatok a nagy európai autóklubokkal és biztosítótársaságokkal együttműködésben készültek, az autógyártóktól függetlenül.
Luxusautókból a kiskocsikba
Több mint 45 éve a W116-os Mercedes-Benz S-osztály újdonsága volt az elektronikus vezérlésű blokkolásgátló a Boschtól. Az ABS az autó irányíthatóságának megőrzésében segít, mert teljes erőből fékezve is forogni engedi a kerekeket, biztosítva az autó kormányozhatóságát, megakadályozva a far kitörését. A blokkolásgátló két évtizede, 2004 óta kötelező tartozék az Európai Unióban forgalomba helyezett új autókon.
Jelentős részben a blokkolásgátló meglévő hardverére, a hidraulikus üzemi fékrendszerben a nyomást csökkentő-növelő szelepekre és ezek vezérlőelektronikájára épül egy másik biztonsági funkció, az elektronikus menetstabilizálás (ESP, ESC, DSC, VSC). Az ESP az autóba épített perdületjeladóval érzékeli, ha a vezető által a kormánykerékkel kijelölt irányt nem fedi az autó tényleges mozgása.
A menetstabilizálás két lépcsőben vált kötelezővé az EU-országokban regisztrált autókban. 2011 novembere óta az újonnan bevezetendő autótípusok esetében csak az ESP meglétekor adható ki forgalmazási engedély, 2014 novemberétől pedig csak olyan új autó kaphatott rendszámot az EU-tagállamokban, amelyben adott az esetenként életmentő hatású eszköz.
Életmentő lehet az automatikus vészfékezés
Ma minden új személyautóban számíthatunk az önműködő vészfékasszisztensre, amely az előttünk hirtelen fékező autókon, statikus tárgyakon, épületeken kívül az autó elé lépő gyalogosokra és az elénk hajtó kerékpárosokra is automatikus vészfékezéssel reagál. Az érzékelők fejlettségétől függően a berendezés működhet csak a városi sebességtartományban vagy nagyobb tempónál is.
Ez a biztonsági felszerelés éppúgy kötelező elem az új személyautókban, mint a kameraalapú sebességkorlátozás-felismerés vagy a fáradásfigyelés, amely a vezető fáradásának jeleit észlelve pihenőt javasol a kocsiban ülők és a környéken közlekedők biztonsága érdekében.
A sávelhagyást észlelő és erre hangjelzéssel is figyelmeztetni képes rendszer jelentőségét szükségtelen túlmagyarázni. A sávok szélét kamerakép érzékeli, a fejlettebb berendezések a csíkokon kívül az előttünk haladó autó mozgását is számításba veszik.
A sávelhagyás-figyelmeztetés többnyire összedolgozik az aktív sávban tartással. A villanymotoros rásegítésű kormányok elterjedésével a volánt nemcsak a vezető képes elfordítani, hanem a kormány tekerését könnyebbé tevő villanymotor is fordíthat a kormányoszlopon. Ez vált több biztonsági fejlesztés alapjává, így a mai vezetőtámogató rendszerek nemcsak erős oldalszélben képesek aktívan a szél ellen kormányozni, de képesek a sáv középvonalában vezetni az autót, és visszatéríteni a sáv széléről, ha a vezető nem kapcsolja ki vagy bírálja felül saját kormánymozdulataival a sávkövetőt.
Chiptuning a Mercedes E 270 CDI-hez
Akit érdekel a közlekedésbiztonság és az új autók biztonsági eszközeinek szabályozása, az Európai Parlament és a Tanács 2019/2144 számú rendeletében értékes hátteret és adatokat talál a témában.
Ugyanekkor dőlt el, hogy az EU-tagállamokban, így Magyarországon sem kaphat rendszámot új autó, ha nincs meg benne az indításgátló alkoholszonda előkészítése, a vészfékezés-visszajelzés, a tolatóradar és a fekete dobozként ismert eseményadat-rögzítő.
Védvonalak ütközés esetén
Eddig olyan megoldásokról esett szó, amelyek feladata a balesetek elkerülése, illetve súlyosságuk mérséklése. Ha mégis bekövetkezne az ütközés, akkor jutnak szerephez a szilárd, de hatékony energiaelnyelésre képes karosszérián kívül a passzív biztonsági eszközök. A legfontosabb a biztonsági öv.
A műanyagszálakból szőtt szíj nélkül évtizedek óta elképzelhetetlen egy új autó. A ma leginkább elterjedt, hárompontosnak nevezett biztonsági övet övfeszítő és överő-korlátozó egészíti ki. Előbbi az ütközést jelző gyorsulásérzékelők hatására feszesre húzza a szíjat, hogy testünk ne csapódhasson előre túlságosan.
Az övfeszítő működhet pirotechnikai töltettel vagy egy előfeszített rugó erejével ránthatja közelebb az övet az utasok testéhez, amire vastag ruházattal (télikabátban) különösen nagy szükség van. Amikor a biztonsági öv megfogja a bent ülőt, a kiugró lassulási értékek miatt nem zárható ki sérülés, például bordatörés.
Ez összehasonlíthatatlanul kisebb veszély, mint öv nélkül esetleg kirepülni az autóból, fejjel áttörve a szélvédőt, tehát a biztonsági öv használata az első védelmi vonal. De az öv működése tökéletesíthető az överő-korlátozóval. Ez a készség minimális nyúlást enged a szíjnak a bent ülő megfogásakor, ami már elegendő ahhoz, hogy az embert kíméletesebben lassítsa le a biztonsági öv. Az övfeszítő és az överő-határolás nem az elöl ülők privilégiuma, a hátsó szélső ülésen utazóknak is járhat.
A bekötött biztonsági övet kiegészítő, azt nem helyettesítő védőeszköz a légzsák. Erre utal az SRS (Supplemental Restraint System) név első tagja a kiegészítő szóval. Az első légzsákokat a legtöbb Európában forgalmazott autóhoz eleve úgy méretezik, hogy a bekötött biztonsági övvel működjenek optimálisan, mert öv nélkül sokkal nagyobb (térfogatú) légzsákra volna szükség.
Egy modern autóban alapértelmezésűnek tekinthetjük a kormánykerékbe és a műszerfalba épített két első légzsákon kívül az első oldallégzsákokat, még a legalacsonyabb árú kisautókban is. Ez áll az ablakok elé nyíló függönylégzsákra is, amely szintén oldalütközéskor védi a bent ülőket. Szintén igen gyakori a térdlégzsák, amely a vezető lábszárát óvja meg súlyos ütközéskor. Az utóbbi pár évben kezdett terjedni a középső légzsák, elsősorban kisautókban.
Barényi Béla munkássága
Barényi Béla, világhírű magyar származású konstruktőr és feltaláló, 2500 szabadalmat mondhatott magáénak. Őt tartják a passzív biztonság egyik úttörőjének.
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.
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.
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.
A Daimler-Benznél 1955-től a távlati-fejlesztési osztályvezető, majd 1965-től főosztályvezető. 1972-ben vonult nyugállományba. Munkásságát egyre szélesebb körben ismerték el. 1994-ben Detroitban felvették az "Automotive Hall of Fame" az autóipar legkiemelkedőbb feltalálóinak sorába.
Aktív és passzív biztonság
A gépjárművek aktív és a 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 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.
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.
Euro NCAP törésteszt
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.
Jellegzetes ütközési vizsgálatok
- Átfedés: 40%.
- Dummik: A vezető, és hátul 1,5 és 3 éves gyermek a gyártó által előírt gyermekülésben.
Kocsiszekrények
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.
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.
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.
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.
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.
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. vagy a felsoroltak kombinációi.
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.