Grzegorz Kucharski-jednostronnie

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

KIERUNEK: Automatyka i RobotykaSPECJALNOŚĆ: Systemy produkcyjne

PRACA DYPLOMOWAMAGISTERSKA

PROWADZĄCY PRACĘ:dr inż. Artur Kopczyński, I-16

OPIEKUN:dr inż. Artur Kopczyński, I-16

OCENA PRACY:

WROCŁAW 2010

Wpływ elementów przedniego układuzabezpieczającego w pojazdach terenowychna zwiększenie bezpieczeństwa pieszego.

The influence of the off-road vehicle frontalprotection systems on the pedestrians safety.

AUTOR:Grzegorz Kucharski

SPIS TREŚCI1.WSTĘP.....................................................................................................................................42.CEL I ZAKRES PRACY.........................................................................................................53.BEZPIECZEŃSTWO UCZESTNIKÓW W RUCHU DROGOWYM...................................6

3.1.BEZPIECZEŃSTWO DROGOWE...............................................................................................................................63.2.BEZPIECZEŃSTWO W POJAZDACH SAMOCHODOWYCH..................................................................................63.3.ANALIZA BADAŃ ZDERZENIA POJAZDU Z PIESZYM.......................................................................................103.4.POJAZDY TYPU SUV, 4X4........................................................................................................................................11

4.WYTYCZNE ODNOŚNIE PRZEDNIEGO UKŁADU ZABEZPIECZAJĄCEGO.............154.1.WYMAGANIA DOTYCZĄCE KONSTRUKCJI I MONTAŻU.................................................................................154.2.MODELE IMPAKTORÓW WYKORZYSTYWANE PODCZAS BADAŃ DOŚWIADCZALNYCH.......................19

4.2.1.Model dolnej części nogi....................................................................................................................................204.2.2. Model górnej części nogi...................................................................................................................................214.2.3.Model głowy.......................................................................................................................................................22

4.3.WYMOGI PRZEPROWADZANIA BADAŃ PRZEDNICH UKŁADÓW ZABEZPIECZAJĄCYCH.......................234.3.1.Badanie uderzenia modelem dolnej części nogi..................................................................................................234.3.2.Badanie uderzenia modelem górnej części nogi.................................................................................................244.3.3.Badanie uderzenia modelem głowy....................................................................................................................25

4.4. PROCEDURA BADAŃ DOLNEJ CZĘŚCI NOGI....................................................................................................254.5.FLEXIBLE PEDESTRIAN LEGFORM IMPACTOR.................................................................................................314.6.IMPAKTOR DOLNEJ CZĘŚCI NOGI UŻYTY DO BADAŃ....................................................................................35

5.PRZEDNI UKŁAD ZABEZPIECZAJĄCY..........................................................................385.1.ORUROWANIE DAWNIEJ I DZIŚ............................................................................................................................44

6.PRZYGOTOWANIE MODELI GEOMETRYCZNYCH I NUMERYCZNYCHPOJAZDÓW.............................................................................................................................46

6.1.BUDOWA GEOMETRII POJAZDÓW TYPU SUV...................................................................................................466.2.BUDOWA MODELI DYSKRETNYCH ANALIZOWANYCH POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH......................50

7.BADANIA NUMERYCZNE PRZEDNICH UKŁADÓW ZABEZPIECZAJĄCYCH .......537.1.PRZEDNIE UKŁADY ZABEZPIECZAJĄCE ZASTOSOWANE W POJEŹDZIE HONDA CR-V.........................................................................................................................................53

7.1.1.Honda CR-V – przedni układ zabezpieczający nr 1............................................................................................537.1.2.Honda CR-V – przedni układ zabezpieczający nr 2............................................................................................597.1.3.Honda CR-V – przedni układ zabezpieczający nr 3............................................................................................647.1.4.Honda CR-V – przedni układ zabezpieczający nr 4............................................................................................697.1.5.Analiza otrzymanych wyników dla przednich układów zabezpieczających montowanych w pojeździe Honda CR-V..................................................................................................................................................................................75

7.2.PRZEDNIE UKŁADY ZABEZPIECZAJĄCE ZASTOSOWANE W POJEŹDZIE MERCEDES M..........................767.2.1.Mercedes M – przedni układ zabezpieczający nr 5.............................................................................................767.2.2.Mercedes M – przedni układ zabezpieczający nr 6.............................................................................................837.2.3.Mercedes M – przedni układ zabezpieczający nr 7.............................................................................................887.2.4.Mercedes M – przedni układ zabezpieczający nr 8.............................................................................................937.2.5.Analiza otrzymanych wyników dla przednich układów zabezpieczających montowanych w pojeździe MercedesM.................................................................................................................................................................................98

7.3.PRZEDNIE UKŁADY ZABEZPIECZAJĄCE ZASTOSOWANE W POJEŹDZIE TOYOTA RAV4.......................1007.3.1.Toyota Rav4 – przedni układ zabezpieczający nr 9...........................................................................................1007.3.2.Toyota Rav4 – przedni układ zabezpieczający nr 10.........................................................................................1067.3.3.Toyota Rav4 – przedni układ zabezpieczający nr 11..........................................................................................1117.3.4.Toyota Rav4 – przedni układ zabezpieczający nr 12.........................................................................................1167.3.5.Analiza otrzymanych wyników dla przedniego układu zabezpieczającego montowanego w pojeździe ToyotaRav4..........................................................................................................................................................................121

8.BADANIE PRZEDNIEGO UKŁADU ZABEZPIECZAJĄCEGO JAKO ODDZIELNEJJEDNOSTKI TECHNICZNEJ................................................................................................124

8.1.PRZEDNI UKŁAD ZABEZPIECZAJĄCY Z WYSOKOŚCIĄ GÓRNEJ POPRZECZKI H01=670 MM...............1278.2.PRZEDNI UKŁAD ZABEZPIECZAJĄCY Z WYSOKOŚCIĄ GÓRNEJ POPRZECZKI H01=750 MM...............1298.3.PRZEDNI UKŁAD ZABEZPIECZAJĄCY Z WYSOKOŚCIĄ GÓRNEJ POPRZECZKI H01=900 MM...............1318.4.ANALIZA OTRZYMANYCH WYNIKÓW DLA PRZEDNIEGO UKŁADU ZABEZPIECZAJĄCEGO JAKOODDZIELNEJ JEDNOSTKI TECHNICZNEJ................................................................................................................136

9.PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE...................................................................138BIBLIOGRAFIA....................................................................................................................140

3

1. WSTĘP

We współczesnym świecie coraz częściej dochodzi do wypadków drogowych, wśródktórych znaczną grupę stanowią piesi. W Polsce, co roku w wypadkach drogowych ginieokoło 6 tys. osób a około 55 tysięcy jest rannych. Duża część wypadków śmiertelnychspowodowana jest przez pojazdy wyposażone w przedni układ zabezpieczający. Obecnie takiepojazdy są coraz bardziej popularne i mimo, że nie spełniają określonych wymagańbezpieczeństwa są nadal produkowane.

Przedni układ zabezpieczający jest elementem montowanym w różnych typachpojazdów. Jego pierwotną funkcją była ochrona samochodów przed zderzeniem zezwierzętami na obszarach wiejskich, jednak z biegiem lat ze względów estetycznychzainteresowanie tego typu elementami wzrastało, a pojazdy z taką konstrukcją zaczęły byćcoraz częściej zauważalne w ruchu miejskim. Najbardziej popularnym materiałem stosowanym na konstrukcję przedniego układuzabezpieczającego jest stal nierdzewna, odznaczająca się wysokimi walorami estetycznymi.Producenci projektując układ zabezpieczającego nie biorą pod uwagę zagrożeń, jakie niesieon podczas zderzenia pojazdu z użytkownikiem dróg. Począwszy od 2005 roku ParlamentEuropejski oraz Rada Unii Europejskiej zaczęły wprowadzać dyrektywy odnoszące się doochrony pieszych i niechronionych użytkowników dróg. Od momentu ich uchwaleniaproducenci przednich układów zabezpieczających zostali zmuszeni do wdrażania wymagań

Samochody terenowe są szczególnie niebezpieczne dla użytkowników dróg zewzględu na konstrukcję przedniej części pojazdu (wyżej położona krawędź maski w stosunkudo samochodów osobowych) a wyposażenie pojazdu w przedni układ zabezpieczającydodatkowo zwiększa ryzyko spowodowania poważnych obrażeń, nawet śmierci człowiekapodczas uderzenia w ten pojazd.

Wyniki przeprowadzonych do tej pory badań na temat przedniego układuzabezpieczającego (Instytut Adelajda w Australii) ograniczają się tylko do wskazaniazagrożeń wynikających ze stosowania orurowania przedniego w pojazdach samochodowych.Zastosowanie nowoczesnych narzędzi numerycznych (programy komputerowe oparte nametodzie elementów skończonych) pozwala w warunkach wirtualnych zoptymalizowaćkonstrukcję przedniego układu zabezpieczającego w celu spełnienia wymagań określonychw regulaminie i rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 lipca 2009 r.,zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo niechronionym użytkownikom dróg.

4

2. CEL I ZAKRES PRACY

Celem pracy była analiza wpływu elementów przedniego układu zabezpieczającegow samochodach terenowych na zwiększenie bezpieczeństwa pieszego. Tak sformułowanezadanie wymagało realizacji pracy w następujących etapach:

– zapoznanie z problematyką bezpieczeństwa biernego i czynnego w pojazdach;– przegląd literatury z obszaru tematycznego pracy;– budowa modeli geometrycznych i dyskretnych pojazdów (Honda CR-V, Mercedes M,

Toyota Rav4);– budowa modeli geometrycznych i dyskretnych przednich układów zabezpieczających

montowanych w powyższych pojazdach;– analiza numeryczna uderzenia modelem dolnej części nogi w przedni układ

zabezpieczający w pojazdach Honda CR-v, Mercedes M, Toyota Rav4;– ocena wpływu parametrów geometrycznych przedniego układu zabezpieczającego na

bezpieczeństwo pieszego.

Do modelowania pojazdów i przednich układów zabezpieczających wykorzystanoprogram CATIAv5. Warunki brzegowe wprowadzono przy pomocy programu LS-Prepost,natomiast symulacje numeryczne wykonane zostały w programie LS-Dyna.

5

3. BEZPIECZEŃSTWO UCZESTNIKÓW W RUCHU DROGOWYM

W wyniku narastających zmian cywilizacyjnych na przestrzeni ostatnich lat pojęciebezpieczeństwa nabrało większego znaczenia. Z definicji bezpieczeństwo jest to odczuciedające poczucie przekonania oraz zabezpieczenia podstawowych potrzeb człowieka.Bezpieczeństwo oznacza brak ryzyka utraty najważniejszych dla człowieka cech życiai zdrowia [10]. Istnieje wiele aspektów, do których odnosi się bezpieczeństwo, jednak w pracyzostaną przedstawione tylko wybrane rodzaje bezpieczeństwa odnoszące się do uczestnikówruchu drogowego: bezpieczeństwo drogowe, bezpieczeństwo w pojazdach samochodowychoraz bezpieczeństwo pieszego [8].

3.1. BEZPIECZEŃSTWO DROGOWE

Bezpieczeństwo drogowe stanowi ważny aspekt wszystkich użytkowników dróg –dotyczy zarówno kierowcy pojazdu, jak i innych uczestników ruchu drogowego, do którychzalicza się pieszego oraz inne osoby znajdujące się w/na pojeździe na drodze [20].W wypadkach drogowych w Unii Europejskiej (rocznie nawet 1,3mln), ginie ok. 43 000przechodniów. Głównym powodem wysokiej śmiertelności jest nieodpowiednie zachowaniekierowców podczas jazdy tj. rozwijanie nadmiernej prędkości, prowadzenie pojazdu podwpływem niedopuszczalnych używek (alkohol, narkotyki), przemęczenie, niestosowaniezabezpieczeń podczas jazdy itp. Problem bezpieczeństwa drogowego zwrócił uwagęwszystkich państw UE, w wyniku czego poświęca się temu zagadnieniu coraz więcej uwagi.Jednym z głównych założeń jest dążenie do obniżenia liczby ofiar śmiertelnych wypadkówo połowę do 2010r. w zestawieniu z rokiem 2001. Europejski plan działań w związkuz problemem bezpieczeństwa ruchu drogowego określa niezbędny zakres zmian w skład,którego wchodzą rozpowszechnianie odpowiedzialnej postawy kierowców (przestrzeganieprzepisów ruchu drogowego) i polepszenie bezpieczeństwa pojazdów poprzez wprowadzanienowych rozwiązań technicznych. W związku z powyższym Komisja Europejska wystosowałaszereg regulacji (631/2009, 2007/46/EC, 2005/66/EC, 2003/102/EC) odnoszących się dozwiększenia bezpieczeństwa w stosunku do niechronionych użytkowników dróg [25].

3.2. BEZPIECZEŃSTWO W POJAZDACH SAMOCHODOWYCH

Od początku rozwoju motoryzacyjnego, aż do chwili obecnej producenci samochodówzwracali uwagę na zapewnienie bezpieczeństwa pasażerom pojazdu. Służyć temu miałysamochody wyposażone w różnego rodzaju systemy i urządzenia zapewniające ochronęosobom znajdującym się w pojeździe podczas wypadku.

Piesi uczestniczący w ruchu drogowym szczególnie narażeni są obrażenia w wynikupotrącenia przez pojazdy samochodowe, dlatego Komisja Europejska wymusza naproducentach samochodowych przestrzeganie kryteriów ujętych w dyrektywie(2003/102/EC). Od 2009 roku dyrektywa ta została zniesiona, na jej miejsce wydanorozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 22 lipca 2009 roku(nr 631/2009). Dokumenty te odnoszą się do ochrony pieszych i innych niechronionychużytkowników dróg przed i w razie zderzenia z pojazdem silnikowym [18].

Bezpieczeństwo w pojazdach dzieli się na dwie główne grupy czynne i bierne.Bezpieczeństwo czynne (aktywne) – to zespół czynników mających na celu pomocw uniknięciu wypadku. Czynnikiem wpływającym na bezpieczeństwo czynne jest samkierowca, który powinien posiadać niezbędne umiejętności do prowadzenia samochodu, odniego bowiem zależy czy pojazd będzie brał udział w kolizji, czy też nie. Kolejnym istotnymczynnikiem mającym decydujący wpływ na bezpieczeństwo czynne jest stan techniczny

6

pojazdu. Pojazd ze względu na swoją konstrukcję oraz możliwość rozwijania dużychprędkości może stanowić duże zagrożenie dla życia człowieka. Duże prawdopodobieństwowystąpienia wypadku może być spowodowane uszkodzeniem, któregoś z elementów pojazdulub jego awarii. Dlatego też poprawność funkcjonowania podzespołów samochodu jestgłównym celem wszystkich producentów oraz konstruktorów [30]. Obecnie każdy pojazd wyposażony jest w różnego rodzaju elementy zmniejszające ryzykowystąpienia wypadku, do których zalicza się: - odpowiednią widoczność z wnętrza pojazdu, którą zapewniają okna, lusterka, wycieraczki;- widoczność samego pojazdu (ważną rolę odgrywa kolor, oświetlenie);- odpowiednia aerodynamika;- system kontroli trakcji;- systemy wspomagające hamowanie;- sprawność i jakość układu kierowniczego, zwieszenia oraz ogumienia [17].

Powyższe czynniki zwiększają bezpieczeństwo kierowcy podczas jazdy, zapewniająctym samym dobrą widoczność, właściwą przyczepność oraz poprawną współpracę kółsamochodu z drogą, wpływając pośrednio na zwiększenie bezpieczeństwa pieszego.

Innowacyjnym rozwiązaniem spotykanym w najnowszych modelach pojazdów, sąaktywne systemy zwiększające bezpieczeństwo pieszych. Jedynym producentemsamochodów, który wprowadził system Pedestrian Safety (rys. 3.1) i Pedestrian Detection(rys. 3.2) jest firma Volvo [27]. System w przypadku wykrycia niebezpieczeństwa na torzejazdy pojazdu (np. wtargnięcie pieszego na jezdnię), uruchamia układ elektronicznyodpowiedzialny za sterowanie prędkością i układem hamulcowym. Układ ostrzega kierowcęsygnałem akustycznym, a także wyświetlając migający sygnał na szybie czołowej,równocześnie przygotowując do działania układ hamulcowy w przypadku, gdyby kierowcanie zareagował na wcześniejsze ostrzeżenie. Zatrzymanie pojazdu następuje przy prędkośćnieprzekraczającej 25 km/h w przypadku systemu Pedestrian Safety oraz 35 km/h dla systemuPedestrian Detection [27].

7

Rys. 3.1. System wykrywania pieszych – Pedestrian Safety [27]

Pod pojęciem bezpieczeństwa biernego, nazywanego również pasywnym, rozumie sięzbiór elementów i zespołów wpływających na zmniejszenie skutków zaistniałej kolizji dlaosób znajdujących się w pojeździe. Kwestia powyższego bezpieczeństwa jest bardzo ważnatakże podczas zderzenia ze zwierzęciem lub człowiekiem wybiegającym na jezdnię [29].

W skład elementów bezpieczeństwa biernego wchodzą: - poduszki powietrzne;- pasy bezpieczeństwa; - zagłówki;- foteliki samochodowe dla dzieci;- odpowiednia konstrukcja nadwozia:

- strefy kontrolowanego zgniotu,- klatka bezpieczeństwa, - wzmocnienia boczne [17].

8

Rys. 3.3. Systemy bezpieczeństwa w pojazdach osobowych

Rys. 3.2. System wykrywania pieszych – Pedestrian Detection[27]

Powyższe czynniki wpływają na zwiększenie bezpieczeństwa kierującego i pasażerówpojazdu, lecz żaden z nich nie wpływa na zwiększenie bezpieczeństwa niechronionychużytkowników dróg, do których należą m.in. piesi, rowerzyści, motocykliści. W trosceo bezpieczeństwo tych osób wprowadzono rozporządzenia, które zwracając uwagę naodpowiednią konstrukcje pojazdów. Specyfikacje te określają konieczność zmniejszenia siłuderzenia na głowę, uda i podudzia podczas zderzenia pieszego z pojazdem, nakładając tymsamym na projektantów pojazdów obowiązek wprowadzenia zmian kształtu nadwozia (maski,zderzaków, zawiasów, emblematów, lusterek, reflektorów) w celu zwiększeniabezpieczeństwa pieszego [18].

Unijne rozporządzenia wywarły na producentach samochodów obowiązekoptymalizacji kształtu nadwozia w procesie konstruowania pojazdów. Optymalizacja kształtunadwozia miała polegać na modyfikacji emblematów, przedniej części pojazdu, reflektorówi maski wpływając tym samym na zwiększenie bezpieczeństwa pieszego. Poczynione zmianypolegały na:

• modyfikacja emblematówPozbyto się wystających elementów w przedniej części samochodu oraz ostrych krawędzikaroserii (rys. 3.4a i 3.4b).

• modyfikacja przedniej części pojazduW nowszych modelach samochodów istotną zmianą jest zmiana przedniej części pojazd naopływowe kształty. Przykładem takiej modyfikacji jest VW Golf VI (rys. 3.5b.), któryw porównaniu z pierwszą generacją VW Golf (rys. 3.5a). Wprowadzono również składanelusterka na przegubach, a także dodatkowe elementy pochłaniające energię umiejscowionepod zderzakiem [15].

9

a) b)

Rys. 3.4. Modyfikacja emblematu na podstawie samochodu Jaguar [15]

a) b)

Rys. 3.5. Zmiana kształtu pojazdu na przykładzie samochodu VW Golf [15]

• modyfikacja reflektorówSposoby mocowania oraz kształt przedniej części lampy w znaczący sposób wpływają naprzebieg oraz wynik końcowy zderzenia. Zauważyć można, że lampa w środkowej części jest„miękka” natomiast na zewnątrz jest „twarda”. Wykonując zmiany w konstrukcji lampy orazw sposobie jej mocowania zmniejszono siłę występującą podczas uderzenia w pieszego [26].

• modyfikacja maskiW celu zwiększenia bezpieczeństwa pieszego wprowadzono tzw. aktywne maski, którychdziałanie polega na tym, że układ czujników po wykryciu zderzenia pieszego z pojazdemuruchamia siłowniki pirotechniczne, w konsekwencji czego maska podnoszona jest nawysokość 6 – 10 cm (w zależności od rozwiązania). Dzięki takiemu rozwiązaniu w sposóbznaczący zmniejszono obrażenia poszkodowanego przechodnia. Kolejnym rozwiązaniem zwiększającym bezpieczeństwo pieszego są poduszki powietrznew kształcie litery U (rys. 3.6) wystrzeliwane spod maski w okolicy przedniej szyby.W wyniku potrącenia przechodnia poduszka napełniana jest powietrzem, a maska jestodchylana od elementów silnika zapewniając amortyzację uderzenia, chroniąc głowę przeduderzeniem w szybę i słupek A [15].

Problem bezpieczeństwa wszystkich użytkowników dróg bez wątpienia jestpierwszoplanowym zagadnieniem poruszanym przez rzesze specjalistów z branżymotoryzacyjnej. Często analizowanym przypadkiem jest zderzenie pojazdu z pieszym,mającym na celu przeprowadzenie badań symulacyjnych ilustrujących rekonstrukcję sytuacjiwypadku – zderzenie pojazdu z człowiekiem, w wyniku czego wprowadzane są zmianykonstrukcyjne w pojazdach.

3.3. ANALIZA BADA Ń ZDERZENIA POJAZDU Z PIESZYM

Kwestia bezpieczeństwa pieszych została poruszona po raz pierwszy w latach 50-tychXX wieku, jednak w praktyce wprowadzanie innowacji w celu poprawy bezpieczeństwaprzechodnia nie miało miejsca. W 1980 roku została utworzona organizacja EuropeanEnhanced Vehicle-safety Committee (EEVC), której zadaniem jest stworzenie wymagań dlapojazdów w celu poprawy bezpieczeństwa pieszego w przypadku kolizji z pojazdami. W roku1988 powołane zostały grupy EEVC (Grupa Robocza 10, a później Grupa Robocza 17),których celem było określenie sposobu przeprowadzania badań uderzeń pieszego [12].

Geneza badań, powstała przy współpracy kadry specjalistów (lekarzy i inżynierów),która oparta była na oględzinach pojazdów i ludzkich zwłok biorących udział w wypadkach.W 1979 roku przeprowadzono pierwszą serię badań opartą na ponad 150 testachz wykorzystaniem manekinów i ludzkich zwłok. „Modele pieszego” ustawiane przodem

10

Rys. 3.6. Poduszka powietrzna dla pieszych [15]

i prawym bokiem do maski pozbawiane były podparcia w chwili uderzania przez pojazdsamochodowy w celu odzwierciedlenia naturalnej pozycji pieszego podczas wypadku.Prędkość pojazdu wynosiła od 10 do 40 km/h, w celu uzyskania „bezpiecznej prędkości” dlaczłowieka. Rezultatem eksperymentu było ustalenie prędkości – 32 km/h, przy której osobaposzkodowana nie powinna odnieść poważniejszych obrażeń. Po przeprowadzeniu symulacjizderzeniowych podjęto decyzję o konieczności wprowadzenia niezbędnych zmiankonstrukcji, szczególnie w przedniej części pojazdu w celu zwiększenia bezpieczeństwapieszego [5].

Wykonane testy w znacznym stopniu przyczyniły się do zwrócenia uwagi na problemdużej liczby wypadków z udziałem pieszych, jednak ze względów humanitarnych zaprzestanowykonywania badań z wykorzystaniem ludzkich ciał. Z upływem lat zaczęto wykorzystywaćpełnowymiarowe manekiny (ang. dummy) odwzorowujące cechy człowieka, dodatkowowykorzystując modele zastępcze kończyn oraz głowy człowieka tzw. Impaktory. W znacznymstopniu obniżyły one koszty badań (w porównaniu z badaniami z wykorzystaniemmanekinów), których zastosowanie pozwoliło na normalizację procesu przeprowadzaniasymulacji, ustalając tym samym miejsca uderzenia impaktorami w pojazd (rys. 3.7) [11].W lipcu 2009 roku Komisja Europejska wydała Rozporządzenie Komisji (WE) nr 631/2009ustanawiające szczegółowe zasady wdrażania załącznika I do rozporządzenia (WE)nr 631/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie homologacji typu pojazdówsilnikowych w odniesieniu do ochrony pieszych i innych niechronionych użytkowników dróg,zmieniające dyrektywę 2007/46/WE oraz uchylające dyrektywy 2003/102/WE i 2005/66/WE[12].

3.4. POJAZDY TYPU SUV, 4X4

Pojazd typu SUV lub 4x4 to łączy cechy samochodu terenowego (możliwośćporuszania się w trudnym terenie nie musi być spełniona) z równoczesną wygodą jakawystępuje w samochodzie osobowym. W początkowej fazie rozwoju pojazdy typu 4x4wykorzystywane były przez wojsko ze względu na możliwość poruszania się na obszarachtrudno dostępnych. Z pośród wielu producentów samochodów, jacy zgłosili się do przetarguogłoszonego przez armię amerykańską, po serii wielu testów wybrano konstrukcjęzaproponowaną przez firmę Willys. W roku 1941 konstrukcja Willysa została uznana, jakopodstawowy pojazd sił zbrojnych USA. Po wielu modyfikacjach pojazdu i zmian nazwy,ostatecznie przyjęło się określenie Jeep®. Historia SUV-ów wywodzi się ze StanówZjednoczonych, gdzie pierwszy pojazd tego typu - Jeep Wagoneer, pojawił się na rynkumotoryzacyjnym w 1962 roku, natomiast Europejskim pionierem w tej kategorii pojazdówbył Range Rover, który zadebiutował w 1970 roku.

11

Rys. 3.7. Miejsca uderzania imaktorów w pojazd [11]

Jak widać modyfikacje pojazdu typu SUV są dość widoczne (rys. 3.8), cow konsekwencji zmniejsza wystąpienie poważnych obrażeń pieszego.

SUVy oraz pojazdy typu 4x4 charakteryzują się wysokim standardem wyposażeniaporównywalnym do tego występującego w pojazdach osobowych. Wydawać mogłoby się, żepomimo dużych gabarytów, samochody terenowe są bezpieczniejsze od samochodówosobowych. W rzeczywistości tak nie jest, gdyż wyżej umieszczony środek ciężkości sprawia,że są one bardziej podatne na wywrócenie niż mniejsze pojazdy. W celu zwiększenia ochronypasażerów, wyposaża się samochody terenowe w różnego rodzaju systemy bezpieczeństwa(rys. 3.9).

12

Rys. 3.8. Kształt pojazdu Range Rover przed i po modyfikacjach [15]

Rys. 3.9. Systemy bezpieczeństwa w pojazdach typu off-road

Prawdopodobieństwo wystąpienia zgonu pieszego podczas zderzenia z SUVem jestprawie dwukrotnie większe, w porównaniu z samochodami osobowymi, do czegow znacznym stopniu przyczynia się zarówno masa jak i geometria przedniej części pojazdu.W dążeniu do zmniejszenia obrażeń niechronionych użytkowników dróg podczas zderzeniaz pojazdem terenowym zastosowano odkształcalne struktury w przedniej części nadwozia (dobudowy zderzaków wprowadzono piankę poliuretanową pochłaniającą energię), natomiastmaskę wyposażono w strukturę absorbującą energię powstałą podczas uderzenia) [15].

Zmiany w konstrukcji pojazdu, takie jak zmiany kształtu przedniego pasa samochoduoraz obniżenie wysokości nadwozia przyczyniły się do zwiększenia bezpieczeństwa pieszych,lecz w dalszym ciągu pojazdy terenowe charakteryzują się wyższym współczynnikiemniebezpieczeństwa, spowodowanym wyżej położoną krawędzią czołową maski w porównaniuz samochodem osobowym. W przypadku zderzenia pieszego z pojazdem o niższejkonstrukcji, następuje uderzenie zderzakiem w dolną część nogi oraz przednią krawędziąmaski w część udową. Rotacja jaka zostaje nadana ciału podczas uderzenia następujew kierunku maski, natomiast w przypadku zderzenia przechodnia z samochodem terenowymnarażone na niebezpieczeństwo są centralne części ciała oraz górna część nogi i miednica. Niewystępuje rotacja w takim stopniu jak w przypadku samochodu osobowego, gdyż uderzeniewystępuje w pobliżu środka masy człowieka (rys. 3.10) [9], [16].

Rys. 3.10. Symulacja uderzenia pojazdem w manekina [16]

W samochodach terenowych rozwiązaniem wzorowanym na pojazdach osobowych jestzastosowanie poduszki powietrznej dla pieszych (rys. 3.11), której zadaniem jest ochronapieszego przy uderzeniu pojazdu.

Przedni układ zabezpieczający (tzw. z ang. bull bar) (rys. 3.12) spełnia funkcjębezpieczeństwa biernego, często instalowany w pojazdach typu SUV lub 4x4. We wczesnejfazie rozwoju zadaniem układu było zapewnienie bezpieczeństwa pasażerom pojazduw wyniku zderzenia ze zwierzęciem. Z biegiem lat pojazdy wyposażone w tego typu

13

Rys. 3.11. Poduszka powietrzna stosowana w pojazdach terenowych

elementy powodowały wiele wypadków śmiertelnych z udziałem pieszych, w związku z tymzostały określone wymagania dotyczące tego podzespołu zawarte w rozporządzeniu nr631/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady (WE). Producenci motoryzacyjni chcący uzyskaćzgodę na wprowadzenie na rynek nowych pojazdów wyposażonych w przedni układzabezpieczający, zobowiązani są do spełnienia wymagań określonych w powyższymrozporządzeniu.

[24]

14

Rys. 3.12. Przykłady przednich układów zabezpieczających [24]

4. WYTYCZNE ODNO ŚNIE PRZEDNIEGO UKŁADU ZABEZPIECZAJ ĄCEGO

Współczesne osiągnięcia w dziedzinie nauki i techniki pozwalają na zmniejszenieilości wypadków drogowych, a w razie ich wystąpienia zminimalizować skutki. Wniosek tenopiera się na teorii niezawodności, umożliwiającej skonstruowanie z poszczególnychelementów układu o solidnym działaniu. Przez niezawodność rozumie się określoną przezprawdopodobieństwo spełnianie przez urządzenia (pojazdu) postawionych mu wymagańw ciągu określonego czasu i w określonych warunkach pracy (w czasie jazdy). Ogólnie przezniezawodność rozumie się zdolność urządzenia (pojazdu) do zrealizowania postawionych muzadań. Stwierdzenie to można odnieść do przedniego układu zabezpieczającegoodgrywającego znaczącą rolę w bezpieczeństwie zarówno kierowcy, jak i pieszego –odnoszącego się do układu: samochód – kierowca – droga. W związku z tym wprowadzonorozporządzenia mające na celu zwiększenie ochrony wszystkich użytkowników dróg [17].

4.1. WYMAGANIA DOTYCZ ĄCE KONSTRUKCJI I MONTA ŻU

Pisma wystosowane przez Komisję Europejską zwracają szczególną uwagę nazwiększenie bezpieczeństwa pieszego, odnosząc się do zmian w konstrukcji pojazdówi elementów do nich montowanych. W związku z dużą liczbą wypadków śmiertelnychspowodowanych przez samochody wyposażone w przedni układ zabezpieczającywprowadzone zostało rozporządzenie nr 631/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady (WE)zawierające szereg wymagań stawianych tymże układom. Pismo to uchyla dotychczasobowiązujące dyrektywy dotyczące ochrony pieszych (2003/102/EC) i przednich układówzabezpieczających (2005/66/WE).

W celu przybliżenia treści rozporządzenia (nr 631/2009), niezbędne jestprzedstawienie stosowanych definicji odnoszących się do przedniego układuzabezpieczającego.

Interpretując literaturę przedmiotu należy rozpocząć zatem od definicji przedniegoukładu zabezpieczającego. Przez termin ten należy rozumieć oddzielny element lub elementymające na celu ochronę zewnętrznej, przedniej części pojazdu przed zderzeniem z innymprzedmiotem. Element ten może być montowany powyżej lub poniżej zderzaka będącegow fabrycznym wyposażeniu samochodu. Przedni układ zabezpieczający powinien byćzaprojektowany w taki sposób, aby wszystkie jego powierzchnie posiadały promieńkrzywizny wynoszący co najmniej 5 mm, a jego najbardziej wysunięte krawędzie niepowinny przekraczać odległości 50 mm od krawędzi zderzaka. Masa tego detalu wraz zewszystkimi elementami wchodzącymi w jego skład, nie powinna przekraczać 1,2% masycałego pojazdu z uwzględnieniem górnego pułapu 18 kg [19].

W celu lepszego zrozumienia terminologii konieczne jest zapoznanie się z innymidefinicjami ściśle związanymi z przednim układem zabezpieczającym. Zalicza się tutaj:

• odległość krawędzi czołowej maski od podłoża;• narożnik zderzaka;• narożnik przedniego układu zabezpieczającego;• narożnik krawędzi czołowej przedniego układu zabezpieczającego;• podstawowe wymiary zewnętrznej przedniej części pojazdu;• czoło zderzaka;• czoło przedniego układu zabezpieczającego;• linie odniesienia krawędzi czołowej maski;• linie odniesienia krawędzi czołowej przedniego układu zabezpieczającego;

15

• dolną linie odniesienia zderzaka;• dolną linie odniesienia przedniego układu zabezpieczającego;• górną linie odniesienia zderzaka;• górną linie odniesienia przedniego układu zabezpieczającego;• kryterium osiągów czołowych.

Definicja pojęcia części pojazdu brzmi, że jest to (...) odległość krawędzi czołowejmaski od podłoża” i mierzona jest ona w pionie [21].

„Narożnik zderzaka” określa punkt styczności pionowej płaszczyzny podłużnejpojazdu z pionową płaszczyzną styczną do powierzchni zewnętrznej zderzaka, gdzie kątmiędzy płaszczyznami wynosi 60°.

„Narożnik przedniego układu zabezpieczającego” to punkt styczności płaszczyzn podtym samym kątem 60°, gdzie płaszczyzna pionowa jest styczna do zewnętrznej powierzchniukładu zabezpieczającego (rys. 4.1, 4.2) [21].

Pojęcie „narożnik krawędzi czołowej przedniego układu zabezpieczającego” jestdefiniowany, jako punkt styczności przedniego układu zabezpieczającego z płaszczyznąpionową tworzącą kąt 45° do pionowej płaszczyzny podłużnej pojazdu i styczną dozewnętrznej powierzchni przedniego układu zabezpieczającego.

Stałe punkty ramy testowej odpowiadające wszystkim punktom rzeczywistego typupojazdu, które mogą stanowić punkty uderzenia przedniego układu zabezpieczającegopojazdu w czasie badań nazywane są „podstawowymi wymiarami zewnętrznej, przedniejczęści”.

„Czoło zderzaka” dla przekroju podłużnego pojazdu oznacza odległość poziomąmierzoną w dowolnej, pionowej płaszczyźnie pomiędzy górną linią odniesienia, a krawędziączołową maski.

16

Rys. 4.1. Wyznaczanie położenia narożnika zderzaka [21]

Rys. 4.2. Wyznaczanie położenia narożnika przedniego układuzabezpieczającego [21]

Jako „czoło przedniego układu zabezpieczającego” dla dowolnego punktu tegoelementu rozumie się poziomą odległość pomiędzy górną linią odniesienia, a położeniemrozważanego punktu. Odległość mierzona jest w dowolnym punkcie w płaszczyzny pionowejrównoległej do pionowej, podłużnej płaszczyzny pojazdu.

„Linia odniesienia krawędzi czołowej maski” oraz „linia odniesienia krawędziczołowej przedniego układu zabezpieczającego” są to miejsca styku liniału pomiarowegoo długości 1000 mm z powierzchnią czołową maski lub przednim układem zabezpieczającym.Liniał pomiarowy umieszczany jest równolegle do pionowej płaszczyzny wzdłużnej pojazdui odchylany do tyłu o 50° z dolnym końcem umieszczanym na wysokości 600 mm nadpodłożem (rys. 4.3, 4.4) [21].

Linia wyznaczająca dolną granicę punktów zetknięcia się pieszego ze zderzakiemnazywana jest „dolną linią odniesienia zderzaka” (rys. 4.5). Prosta ta wyznacza najniżejpołożone punkty styczności zderzaka z liniałem pomiarowym o długości 700 mm. Liniałpomiarowy równoległy jest do pionowej płaszczyzny wzdłużnej pojazdu oraz odchylony doprzodu pod kątem 25°.

W przypadku pojęcia „dolnej linii odniesienia przedniego układu zabezpieczającego”sytuacja jest analogiczna do sytuacji występującej w przypadku dolnej linii odniesieniazderzaka z tą różnicą, że liniał w przypadku przedniego układu zabezpieczającego styka sięjego z powierzchnią (rys. 4.6) [21].

17

Rys. 4.3. Wyznaczanie linii odniesienia krawędzi czołowej maski [21]

Rys. 4.4. Wyznaczanie linii odniesienia krawędzi czołowej przedniegoukładu zabezpieczającego [21]

Pojęcia „górna linia odniesienia zderzaka” oraz „górna linia odniesienia przedniegoukładu zabezpieczającego” odnoszą się do linii wyznaczającej górną granicę punktówzetknięcia pieszego ze zderzakiem lub z przednim układem zabezpieczającym (rys. 4.7, 4.8).W przypadku zderzaka linia ta definiowana jest jako miejsce geometryczne najwyżejpołożonych punktów styczności zderzaka z liniałem pomiarowym [21].

18

Rys. 4.5. Wyznaczanie dolnej linii odniesienia zderzaka [21]

Rys. 4.6. Wyznaczanie dolnej linii odniesienia przedniego układuzabezpieczającego [21]

Rys. 4.7. Wyznaczanie górnej linii odniesienia zderzaka [21]

W sytuacji przedniego układu zabezpieczającego górna linia odniesienia stanowirównież miejsce geometryczne najwyżej położonych punktów styczności liniałupomiarowego o długości 700 mm z przednim układem zabezpieczającym [21].

W obu przypadkach liniał jest równoległy do pionowej płaszczyzny wzdłużnejpojazdu i odchylony do tylu pod kątem 20° oraz przesuwany z przodu pojazdu przyjednoczesnym zachowaniu styczności z podłożem i z powierzchnią zderzaka/przedniegoukładu zabezpieczającego [21].

„K ryterium osiągów czołowych (HPC)” to maksymalne przyspieszenie wypadkoweuzyskiwane podczas zderzenia głowy w krawędź maski/przedni układ zabezpieczający,obliczane dla określonego czasu i uzyskiwane jest następująco [21]:

HPC=t 1−t 2[1

t2−t1∫ t2

t1

adt]2,5

4.1

a – przyspieszenie powstałe w środku ciężkości głowyt1 i t2 – początek i koniec trwania danego okresu pomiarowego

Powyższe definicje niezbędne są do zrozumienia zasad projektowania, a w dalszejkolejności wytwarzania i montażu przedniego układu zabezpieczającego. Kolejnym krokiemwydaje się wiec przedstawienie modeli części ciała człowieka, które narażone są na różnegorodzaju obrażenia wynikające z kolizji z pojazdem.

4.2. MODELE IMPAKTORÓW WYKORZYSTYWANE PODCZAS BADA ŃDOŚWIADCZALNYCH

Komisja Europejska w dążeniu do poprawy bezpieczeństwa niechronionychużytkowników dróg wprowadziła przepisy, mające na celu zmniejszenie obrażeń ciałapowstałych w wyniku zderzenia z pojazdem. Zawarte w rozporządzeniach i regulaminachinformacje pozwalają na wykorzystanie do przeprowadzania badań modeli tzw impaktorów,odwzorowujących części ciała człowieka celem zmniejszenia nakładów finansowych.Wyróżnia się impaktory odwzorowujące dolną i górną część nogi, a także model głowy [21].

Impaktory te powinny być wykonane w sposób najbardziej zbliżony do rzeczywistychcech ludzkiego ciała zgodnie z informacjami zawartymi w Rozporządzeniu 631/2009,dotyczącymi konstrukcji i materiałów wchodzących w skład tych modeli.

19

Rys. 4.8. Wyznaczanie górnej linii odniesienia przedniegoukładu zabezpieczającego [21]

4.2.1. Model dolnej części nogi

Model dolnej części nogi powinien składać się z dwóch, sztywnych segmentów,odtwarzających kość udową oraz piszczel, których średnica wynosi 70±1 mm połączonych zapomocą odkształcalnego złącza imitującego wiązanie kolanowe. Oba te elementy powinnybyć pokryte pianką imitującą ciało i skórę wykonaną z materiału Confor™ typu CF-45o grubości 25 mm lub jej odpowiednikiem. Pianka imitująca skórę z tworzywa neoprenowego

20

Rys. 4.9. Model dolnej części nogi [21]

o grubości 6 mm (obustronnie pokryte tkaniną nylonową o grubości 0,5 mm). Całkowitadługość modelu dolnej części nogi wynosi 925±5 mm, w tym długość kości udowej 432 mm,a kości piszczelowej 494 mm. Masa całego impaktora wynosi 13,4±0,2 kg (masa kościudowej 8,6±0,1 kg, piszczeli 4,8±0,1 kg). W celu przeprowadzenia pomiaru kąta zgięciakolana oraz przesunięcia kolana pod wpływem działania siły poprzecznej na piszczeliimpaktora umieszcza się przetworniki po przeciwległej stronie do strony uderzenia, poniżejstawu kolanowego w odległości 66±5 mm (rys. 4.9) [21].

4.2.2. Model górnej części nogi

Model górnej części nogi wg rozporządzenia nr 631/2009 Parlamentu Europejskiegoi Rady (WE) stanowi jedną, sztywną konstrukcję pokrytą jednostronnie (od strony uderzenia)pianką Confor™ typu CF-45 o grubości 25 mm, w skład modelu dodatkowo wchodząprzetworniki obciążenia mierzące wartości sił oraz mierniki naprężeń umożliwiająceokreślenie momentów gnących. Długość tego zespołu wynosi 350±5 mm, natomiast masamodelu z elementami napędu i układami naprowadzania wynosi 9,5±0,1 kg (dokładny opistego modelu przedstawiono na rys. 4.10) [21].

21

Rys. 4.10. Model górnej części nogi [21]

4.2.3. Model głowy

W treści rozporządzenia nr 631/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady (WE)wyróżnione zostały dwa rodzaje modelu głowy: model głowy dziecka/niskiej dorosłej osobyoraz model osoby dorosłej, które przedstawione są w postaci sztywnej kuli o średnicy 165±1mm wykonanej z aluminium i w połowie pokryte warstwą skóry syntetycznej o grubości14±0,5 mm. Masa modelu głowy dziecka z oprzyrządowaniem wynosi 3,5±0,07 kg, natomiastmodelu głowy dorosłego 4,8±0,1 kg (rys. 4.11 i 4.12) [21].

22

Rys. 4.11. Model głowy dziecka/niskiej osoby dorosłej [21]

Rys. 4.12. Model głowy osoby dorosłej [21]

W celu przeprowadzenia wiarygodnych badań należy zapoznać się z informacjamidotyczącymi homologacji powyższych modeli impaktorów na temat przechowywania,procedury przeprowadzania badań itp. zawartych w Rozporządzeniu Komisji (WE)nr 631/2009 – dodatek I. Rozporządzenie to przedstawia sposób, wykonania badaniaw odniesieniu do przednich układów zabezpieczających.

4.3. WYMOGI PRZEPROWADZANIA BADA Ń PRZEDNICH UKŁADÓWZABEZPIECZAJ ĄCYCH

Sposób przeprowadzania badań sprawdzających poprawność wykonania oraz montażuprzedniego układu zabezpieczającego opisany został w Rozporządzeniu Komisji (WE)nr 631/2009. Celem badań było stworzenie elementu (bezpiecznego układuzabezpieczającego) zapewniającego zwiększenie bezpieczeństwa niechronionychużytkowników ruchu drogowego podczas zderzenia czołowego człowieka z pojazdem.W przeprowadzanych badaniach przedniego układu zabezpieczającego wyróżnia się trzyetapy (rys. 4.13):

(1) uderzenie dolnej części nogi (uderzenie w dolną część przedniego układuzabezpieczającego); (2) uderzenie górnej części nogi (uderzenie w dolną część przedniego układuzabezpieczającego);(3) uderzenie głowy dziecka/niskiej osoby dorosłej i osoby dorosłej (uderzeniew pokrywę maski) [12].

4.3.1. Badanie uderzenia modelem dolnej części nogi

Specyfikacja badań określonych w rozporządzeniu (631/2009) określa prędkość z jakąpieszy powinien zostać potrącony na 40km/h, przy założeniu, że samochód posiadazamontowany przedni układ zabezpieczający. Możliwe jest umieszczenie pojazdubezpośrednio na podłożu, przygotowanej podporze lub na ramie testowej (przykładypołożenia pojazdu można znaleźć na rys. 4.14). Maksymalny kąt ugięcia kolana otrzymanyw wyniku przeprowadzony badań uderzenia udarem nie powinien przekraczać 21,0°natomiast maksymalne przemieszczenie stawu kolanowego nie powinno być większe niż 6,0mm. Wartością graniczną jest opóźnienie powstające w podudziach podczas kolizji. Niepowinno być ono wyższe od 200g [21].

23

Rys. 4.13. Wizualizacja zderzenia pojazdu wyposażonegow przedni układ zabezpieczający z pieszym [12]

Badania te wykonywane są w przypadku, gdy odległość dolnej linii odniesienia przedniegoukładu zabezpieczającego od podłoża wynosi ≤ 425 mm. W sytuacji, gdy odległość liniiodniesienia od podłoża mieści się w zakresie 425 ÷ 500 mm dopuszczalne jestprzeprowadzenie uderzenia modelem górnej części nogi w przedni układ zabezpieczający.W przypadku, gdy odległość dolnej poprzeczki od podłoża jest większa od 500 mmwymagane jest przeprowadzenie badania wpływu uderzenia modelem górnej części nogiw przedni układ zabezpieczający pojazdu [21].

4.3.2. Badanie uderzenia modelem górnej części nogi

Sytuacja ta wykonywana jest przy prędkości uderzenia wynoszącej 40 km/h, podczasgdy chwilowa suma sił uderzenia w odniesieniu do czasu nie przekracza 7,5 kN, a momentzginający udaru do badań nie przekracza 510 Nm [21].

24

Rys. 4.14. Badanie uderzenia modelu dolnej części nogi w przedni układ zabezpieczający [21]

Rys. 4.15. Badanie uderzenia modelu górnej części nogi w przedni układzabezpieczający [21]

4.3.3. Badanie uderzenia modelem głowy

Uderzenie modelem głowy dziecka/niskiej osoby dorosłej o wadze 3,5 kg w przedniukład zabezpieczający przeprowadzane jest przy prędkości 35 km/h. Kryterium osiągówczołowych (HPC) w żadnym przypadku nie powinno przekroczyć 1000 [21].

Przeprowadzenie wyżej wymienionych badań ma na celu znalezienie odpowiednichkonstrukcji, które pozwoliłyby na zmniejszenie obrażeń części ciała pieszego w wynikuzderzenia z pojazdem wyposażonym w przedni układ zabezpieczający. Obecnie uderzeniepojazdem pieszego stwarza duże prawdopodobieństwo powstania poważnych obrażeńpieszego, a zastosowanie odpowiednich materiałów dostępnych na rynku przy równoczesnymprzestrzeganiu wymagań rozporządzenia pozwala w znacznym stopniu zmniejszyć zagrożeniewystąpienia niepożądanych skutków (obrażeń).

4.4. PROCEDURA BADAŃ DOLNEJ CZĘŚCI NOGI

Do wypadków z udziałem pieszego dochodzi najczęściej podczas przejścia osobyprzez jezdnię. Statystycznie przekłada się to na 74% wypadków na obszarach miejskich i 56%wypadków na terenach wiejskich. Stąd też zrodziło się większe zainteresowanie tym tematem,którego skutkiem były następujące badania.Do badania użyto pojazdów reprezentujących grupy samochodów najczęściej spotykanew ruchu drogowym, tj. „supermini” (ang. Super Mini Car-SMC), mały samochód rodzinny(Small Family Car-SFC), minivan (ang. Multipurpose Vehicle-MPV), duży samochódrodzinny (ang. Large Family Car-LFC), mały samochód terenowy (ang. Small off-roaders-SSUV), duży samochód terenowy (ang. Large off-roaders-LSUV) (rys. 4.17). do badańwykorzystano także mapy sztywności pojazdów (rys. 4.16) opracowane przez Euro NCAP,zaś prędkość, w której przeprowadzano badania wynosiła 50km/h [2].

25

Rys. 4.16. Mapy sztywności pojazdów [2]

SMC SFC

LFC MPV

SSUV LSUV

Rys. 4.17. Przykłady geometrii pojazdów wykorzystywanych do symulacji [2]

Przy udziale Toyota Motor Corporation i Toyota Central R&D Labs przeprowadzonosymulacje numeryczne, w trakcie których wykorzystano impaktory dolnej i górnej częścinogi, a także model numeryczny ludzkiego ciała THUMS (rys. 4.18) (Total HUman Model forSafety). Model ten jest odzwierciedleniem anatomicznych i biomechanicznych właściwościczłowieka, obejmujący w całości szkielet ludzkiego ciała od części kostnej, chrzęstnej,mięśniowej, skórnej, aż do narządów wewnętrznych.

26

Model THUMS zbudowany jest z:

• istoty zbitej (gęstość (ρ) – 2000 kg/m3, moduł sprężystości podłużnej (E) –17000-23000 MPa);• istoty gąbczastej (ρ – 860-1000 kg/m3, E – 40-300 MPa);• wiązadła (ρ – 1100 kg/m3, E – 300-1000 MPa);• mięśni (ρ – 860 kg/m3, E – 9 MPa);• skóry (ρ – 1000-1600 kg/m3, E – 22 MPa) [2].

W wyniku przeprowadzonego porównania dolnej części impaktora nogi oraz dolnej częścimodelu THUMS, zauważono, że ich wysokości są niemal identyczne (rys. 4.19).

27

Rys. 4.18. Poszczególne elementy modelu THUMS [2]

Rys. 4.19. Porównanie wysokości modelu THUMS i impaktora [2]

Symulacje ograniczały się do uderzenia modelami dolnej części nogi w przednią orazcentralną część pojazdu. Przeprowadzenie tej symulacji miało na celu ukazanieniedoskonałości impaktorów tj. brak rzeczywistego odzwierciedlenia zachowania ludzkiegociała w sytuacji kolizji z pojazdem).

Z przedstawionych poniżej rezultatów można wnioskować, iż występują znaczneróżnice w przemieszczeniu kości piszczelowej i udowej w stosunku do stawu kolanowego.

W przypadku uderzenia pojazdu „supermini” w rozpatrywane modele, następuje obrótkości udowej w odniesieniu do stawu kolanowego od początku uderzenia, aż do osiągnięciamaksymalnego zgięcia w kolanie (rys. 4.20a). Od tej chwili nodze nadawany jest momentobrotowy powodujący przesunięcie kości udowej w stronę krawędzi maski. Proces tenwidoczny jest jedynie w sytuacji uderzenia w model THUMS. W relacji impaktor-pojazd„supermini” nie występuje zgięcie w stopniu odpowiadającym rzeczywistemu modelowi nogi,co spowodowane jest większą sztywnością tego układu. Uderzenie pojazdu „supermini”w model THUMS spowodowało wystąpienie przeciążenia ok. 225g (rys. 4.20b), cow znacznym stopniu przekracza wartość określoną w dyrektywie - 200g, natomiastz wykorzystaniem udaru przyspieszenie wyniosło ok. 120g, spełniając tym samymwymagania zawarte w unijnym rozporządzeniu [2].a) b)

Rys. 4.20. Przebiegi przemieszczania (a) i opóźnienia (b) dolnej części modelu THUMS (czerwony) i impaktora(zielony) w kontakcie z pojazdem „supermini” [2]

W przypadku uderzenia małym samochodem rodzinnym w model użyty do symulacjimożna zauważyć podobne wskazania przemieszczenia i kąta skręcenia (rys. 4.21a) jak przyuderzeniu w pojazd „supermini”. Zupełnie inne jednak uzyskano przeciążenia (175g dlaTHUMS i 99g dla impaktora) (rys. 4.21b) niż we wcześniejszym badaniu, o wiele niższe odustalone przez EECV, co spowodowane jest geometrią przedniej części pojazdu [2].

a) b)

Rys. 4.21. Przebiegi przemieszczania (a) i opóźnienia (b) dolnej części modelu THUMS (czerwony) i impaktora(zielony) w kontakcie z małym pojazdem rodzinnym [2]

28

Inaczej przedstawia się uderzenie dużym samochodem rodzinnym, podczas któregozaobserwować można kontakt modelu THUMS z przednią częścią pojazdu w trakcie trwaniacałej symulacji, zaś w przypadku impaktora obserwuje się jego brak(rys. 4.22a). W tymprzypadku otrzymane wskazania podczas uderzenia w model THUMS znacząco przekraczająwartość 200g, natomiast uderzenie impaktorem wynosi ok. 130g (rys. 4.22b) [2].a) b)

Rys. 4.22. Przebiegi przemieszczania (a) i opóźnienia (b) dolnej części modelu THUMS (czerwony) i impaktora(niebieski) w kontakcie z dużym pojazdem rodzinnym [2]

W przypadku uderzenia pojazdem typu minivan można zauważyć, że kontaktwystępuje w okolicy stawu kolanowego (rys. 4.23a). W trakcie uderzenia w impaktorzaobserwować można odbicie od pojazdu, podczas gdy w tym samym czasie model THUMSw okolicy kolana podnoszony zostaje w kierunku krawędzi czołowej maski. Uderzeniew pojazdu z tej grupy omawianymi impaktorami, można zauważyć, że wartości przeciążeńwystępujących podczas kontaktu z przednią częścią samochodu, zawierają się w granicyokreślonej przez dyrektywę, tj. 200g (THUMS – ok. 160g, udar – 100g) (rys. 4.23b) [2].

a) b)

Rys. 4.23. Przebiegi przemieszczania (a) i opóźnienia (b) dolnej części modelu THUMS (czerwony) i impaktora(zielony) w kontakcie z pojazdem typu minivan [2]

Symulacja uderzenia małym samochodem terenowym w odniesieniu do dwóch modeliimpaktorów, w początkowej fazie wygląda podobnie (od momentu uderzenia, aż do kontaktugórnej i dolnej części nogi) (rys. 4.24a). Od tej chwili model THUMS w okolicy miednicy„kładzie” się na maskę, natomiast impaktor zaczyna tracić kontakt z przednim pasem pojazdu.Przeciążenia, jakie występują w wyniku uderzenia pojazdem z tej grupy w model THUMSi impaktor, nie przekraczają dopuszczalnej granicy (200g), przyjmując wartości odpowiednio196 g i 195 g (rys. 4.24b) [2].

29

a) b)

Rys. 4.24. Przebiegi przemieszczania (a) i opóźnienia (b) dolnej części modelu THUMS (czerwony) i impaktora(niebieski) w kontakcie z pojazdem typu minivan [2]

W trakcie uderzenia dużym samochodem terenowym zaobserwować można większykąt zgięcia kolana w modelu THUMS, niż w impaktorze (rys. 4.25a). Miejscem pierwszegokontaktu w tym przypadku jest kość udowa, w wyniku czego dolna cześć nogi odginana jestpod pojazd. Zauważyć można, że przeciążenie, jakie występuje w przypadku modelu THUMS(700g) w znacznym stopniu przekracza wartość określoną przez Komisję Europejską (200 g)(rys. 4.25b) [2].a) b)

Rys. 4.25. Przebiegi przemieszczania (a) i opóźnienia (b) dolnej części modelu THUMS (czerwony) i impaktora(niebieski) w kontakcie z pojazdem typu minivan [2]

Opierając się na powyższych wynikach można stwierdzić, że impaktor nie jestw stanie w pełni odwzorować właściwości ludzkiego ciała, które przedstawia model THUMS.W zależności od wysokości zderzaka impaktor szybciej traci kontakt z przednią częściąpojazdu niż model THUMS. Krótszy czas kontaktu i większa sztywności impaktora może byćprzyczyną do otrzymania nieprawdziwych danych. Zastosowanie udaru nie przewidujeurazów w stawie kolanowym w przeciwieństwie do modelu THUMS, który przewiduje ichwiele. Geometria oraz wysokość przedniej części pojazdu mają największy wpływ naprzeciążenia działające na dolną część nogi [2].

30

4.5. FLEXIBLE PEDESTRIAN LEGFORM IMPACTOR

Powodem powstawania nowych wersji impaktów jest chęć lepszego odwzorowaniacech ludzkiego ciała podczas wypadku. Ich użycie pozwala zaoszczędzić czas oraz pieniądzewydawane do tej pory na przeprowadzanie symulacji z użyciem manekinów.

Model Flex-PLI pozwala w pełni odzwierciedlić biologiczne właściwości części nogi.Model ten (rys. 4.26) (Flexible Pedestrian Legform Impactor) został przygotowany przezJapan Automobile Manufacturers Association (JAMA) i Japan Automobile Research Institute(JARI). Pierwsza wersja tego modelu powstała w 2002 r. W przeciągu kilku lat dokonywanebyły modyfikacje mające na celu dokładniejsze odwzorowanie cech ludzkiego ciała.Zaowocowało to wprowadzeniem do użytku piątej wersji tego modelu o nazwie Flex-GT(2007 r.), odznaczającego się bardzo dobrą powtarzalnością testów. Model tenwykorzystywany jest do przeprowadzania badań homologacyjnych. Widząc przydatnośćmodelu Mitsubishi Motors Corporation zleciło ISOL Corporation dalszy rozwój modelunumerycznego Flex-GT [7].

Rzeczywisty model impaktora składa się z trzech podstawowych części: kości udowej,kolana oraz kości piszczelowej. Rdzenie kości udowej i piszczeli są odpowiednio sztywnei elastyczne, co odzwierciedla rzeczywistą strukturę kończyny człowieka. Staw kolanowyskłada się z dwóch bloków połączonych stalowymi sprężynami i linkami imitującymirzeczywiste więzadła kolanowe. W modelu tym występują cztery połączenia wiązadeł: ACL(wiązadło krzyżowe przednie), PCL (wiązadło krzyżowe tylne), MCL (wiązadło bocznepiszczelowe), LCL (wiązadło boczne równoległe) (rys. 4.27) [7].

31

Rys. 4.26. Struktura zewnętrzna i wewnętrzna modelu Flex-GT (modelfizyczny i numeryczny) [7]

Elementy odpowiadające rdzeniom kości udowej i piszczelowej wykonane zostałyz tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym, na których umieszczonotensometry (rys. 4.28). Imitacje rdzeni pokryto z zewnątrz aluminiową spoiną rdzeniowąi materiałami odkształcalnymi połączonymi za pomocą śrub zamodelowanych, jako sztywnymateriał (rys. 4.29), natomiast na pokrycie konstrukcji wykorzystano materiały imitująceludzką skórę (rys. 4.30) [7].

32

Rys. 4.28. Rozmieszczenie tensometrów [7]

Rys. 4.29. Konstrukcja kości udowej i piszczeli [7]

Rys. 4.27. Budowa stawu kolanowego [7]

W celu sprawdzenia poprawności wykonania modelu numerycznego przeprowadzono seriętestów z wykorzystaniem modelu rzeczywistego i numerycznego pojazdu (rys. 4.31). Badaniaprzeprowadzono przy prędkości uderzenia równej 40 km/n odpowiadającej wymaganiomokreślonym w dyrektywie 2005/66/WE [7].

33

Rys. 4.30. Zewnętrzna budowa modelu [7]

Rys. 4.31. Test z wykorzystaniem modeli rzeczywistych i numerycznych [7]

Rys. 4.32. Przebieg uderzenia modelem nogi w pojazd [7]

Zaobserwować można podobne zachowanie się impaktorów zarówno rzeczywistegojak i numerycznego (rys. 4.32). Udokumentowane jest to zamieszczonymi (rys. 4.33)wykresami przyspieszenia i przemieszczenia ukazującymi poprawne wykonanie modelunumerycznego impaktora Flex-GT. Uzyskane wartości przemieszczenia w modelurzeczywistym i numerycznym w dużym stopniu pokrywają się ze sobą, a wartościprzyspieszenia osiągają maksimum w podobnych przedziałach czasu [7].

Model Flex-GT LS-DYNA charakteryzuje się wysokim poziomem dokładnościw odniesieniu do modelu Flex-GT i wydaje się być słusznym stosowanie modeli tego typuw celach oszczędności czasowych i finansowych, nie wyklucza to jednak faktu, iż w dalszymciągu potrzebne jest przeprowadzanie testu z wykorzystaniem rzeczywistego udaru.

34

Rys. 4.33. Porównanie wyników przyspieszenia i przemieszczenia uzyskanych z przeprowadzonych symulacji[7]

4.6. IMPAKTOR DOLNEJ CZ ĘŚCI NOGI UŻYTY DO BADA Ń

Badania uderzeń w przedni układ zabezpieczający zostały przeprowadzone przyużyciu impaktora numerycznego oferowanego przez firmę Arup, zakupionego przez ZakładKomputerowego Wspomagania Projektowania Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji MaszynPolitechniki Wrocławskiej. Prezentowany model przygotowany został zgodniez wymaganiami określonymi przez organizację Euro NCAP w oparciu o wcześniej wykonanymodel rzeczywisty (rys. 4.34) [3].

Element odpowiedzialny za ścinanie sprężyste w modelu numerycznymzamodelowany został jako dwie równoległe powłoki, pomiędzy którymi umieszczono rurkędystansową połączoną z dwiema 3 mm beleczkami. W celu całkowitego odwzorowaniamodelu rzeczywistego impaktora, umieszczonow modelu numerycznym punkt odpowiadającyliniowemu tłumikowi drgań, który znajduje sięw modelu rzeczywistym (rys. 4.35) [3].

Element odkształcalny kolanautworzony został jako element stały z materiałuo prędkości odkształcania umieszczonejna rys. 4.36[26].

35

Rys. 4.34. Model nogi - rzeczywisty i numeryczny [3]

Rys. 4.35. Ścinanie i tłumik [3]Rys. 4.36. Prędkość odkształcania materiału [3]

Wprowadzono dodatkowewęzły do więzadła kolanowegow celu połączenia kości udoweji piszczelowej.

Wprowadzone zostały takżedodatkowe węzły w miejscuśrub oraz wzdłuż krawędzi wcelu odpowiedniego powiązaniawięzadła z modelem kościudowej i piszczelowej.

Rys. 4.37. Budowa więzadła kolanowego modelu numerycznego [3]

Model numeryczny impaktora dolnej części nogi został poddany badaniu uderzeniaz modelem rzeczywistym w przygotowaną ramę testową. W celu weryfikacji otrzymanychwyników przeprowadzono symulacje numeryczne z wykorzystaniem trzech zderzakówumieszczonych na statywie (rys. 4.38a,b). Zrzuty ekranowe umieszczone na rys. 4.39przedstawiają uderzenie modelem rzeczywistym i numerycznym w ramę testową (kolorczarny – model rzeczywisty, kolor czerwony – model dyskretny). Uzyskane wartościwskazują, iż model numeryczny podlega podobnym odkształceniom, jak model rzeczywisty,co w konsekwencji umożliwia wykorzystanie impaktora podczas symulacji [3].

a) b)

Rys. 4.38. Porównanie wyników z przeprowadzenia badania uderzenia [3]

36

Rys. 4.39. Porównanie wyników z przeprowadzenia badania uderzenia [3]

37

5. PRZEDNI UKŁAD ZABEZPIECZAJ ĄCY

Przedni układ zabezpieczający noszący miano tzw. orurowania (z ang. bull bar), toelement montowany w przednią część pojazdu, w celu ochrony samochodu przeduszkodzeniami podczas jazdy. Elementy te montowane były na wszelkiego rodzajupojazdach, począwszy od samochodów osobowych, terenowych, autobusach, kończąc nasamochodach ciężarowych (rys. 5.1).

W przednie układy zabezpieczające wyposażone zazwyczaj były środki transportuw Australii, gdzie często dochodziło do zderzeń z kangurami (stąd nazwa bar roo).Konieczność montowania przedniego układu zabezpieczającego było przedmiotem wieludyskusji zarówno w Australii jak i w krajach europejskich. Badania przeprowadzone naobszarze Australii w roku 1979 uwarunkowane były wysoką liczbą samochodówwyposażonych w orurowanie montowane przez właścicieli pojazdów „na własną rękę”.W kraju tym montowane orurowanie nie uwzględniało żadnych przepisów dotyczącychbezpieczeństwa pieszych. Montowane orurowanie nie uwzględniało żadnych przepisów,potwierdzeniem tego były np. ostre krawędzie przedniego układu zabezpieczającegowystające poza obrys pojazdu, które ograniczały widoczność i zasłaniały przednie reflektory[6].

Ze względu na dużą liczbę wypadków śmiertelnych spowodowanych przez pojazdyz metalowym przednim układem zabezpieczającym (ok. 2000 zgonów i 18000 poważnychwypadków w Europie w 2000 r.) na mocy dyrektywy Unii Europejskiej (nr 2005/66/WE)uznano je za niebezpieczne dla człowieka lecz w dalszym ciągu montowane są w pojazdach.Mimo tego, iż badania uderzenia modelami odwzorowującymi części ciała człowieka w układzabezpieczający, wykazały ryzyko wystąpienia śmierci i spowodowanie poważnych obrażeńciała. Obecne układy zabezpieczające wykonywane są na bazie polimerów (poliwęglanówi materiałów polietylenowych) pochłaniających energię zderzenia i tym samym stają się mniejniebezpieczne dla pieszego.

38

Pojazdy z napędem na cztery koła są obecnie bardzo popularne i coraz częściejwybierane przez wielu kierowców. Pojazdy te od wielu lat wyposażane były w przedni układzabezpieczający wcześniej przez użytkowników zamieszkujących obszary wiejskiezapewniające ochronę przed zwierzętami, obecnie przez mieszkańców miast, głównie zewzględu na walory estetyczne. Temat dotyczący przedniego układu zabezpieczającego jestbardzo często poruszany przez wielu specjalistów, jednak informacje dotyczące wpływuorurowania na bezpieczeństwo innych użytkowników dróg nie są ogólnie dostępne dlaprzyszłych użytkowników pojazdów wyposażonych w ten układ.

W związku z dużą liczbą wypadków spowodowanych przez pojazdy wyposażonew tego typu układy zabezpieczające wprowadzono normy, jakie powinno spełniaćorurowanie. W 2002 roku Australian Standard opublikował normę AS 4876.1-2002 dotyczącąochrony użytkowników dróg oraz określającą wymagania konstrukcyjne i eksploatacyjne dlapojazdów wyposażonych w podany układ. Norma ta porusza kwestię zmniejszenia obrażeńgłowy w wyniku kolizji pieszego z pojazdem z zamontowanym przednim układemzabezpieczającym. Zgodnie z nią orurowanie powinno posiadać kształt zbliżony do kształtuprzedniej części pojazdu, a nie powinno zawierać ostrych krawędzi (rys. 5.2). Podobnedziałania w celu zmniejszenia niebezpieczeństwa użytkowników dróg w sytuacji zderzeniaz pojazdem podjęła Komisja Europejska, wydając rozporządzenie nr 631/2009 ParlamentuEuropejskiego i Rady „w sprawie homologacji typu pojazdów silnikowych w odniesieniu doochrony pieszych i innych niechronionych użytkowników dróg”. Podjęte działaniazaowocowały publikacją Rozporządzenia Komisji Europejskiej (631/2009) w treści którejznajdują miejsce informacje dotyczące wymagań stawianym przednim układomzabezpieczającym [4].

Rys. 5.2. Przykłady kształtu orurowania zgodnego z normę australijską [4]

Celem przeprowadzenia badań była edukacja konsumentów w zakresie zagrożeń,które mogą być wywołane w wyniku kolizji z takim pojazdem. Przeprowadzenie badańodbywało się na pojazdach wyposażonych w różnego rodzaju przednie układyzabezpieczające o zróżnicowanej geometrii oraz wykonanych z różnych materiałów. Dosymulacji wykorzystano orurowanie wykonane ze stali, stopów aluminium oraz polimeru.Wykonywane były trzy testy z wykorzystaniem modelu górnej części nogi oraz głowy

39

dziecka. Dwa z nich (uderzenie modelem nogi i głową) miały miejsce w górną krawędźorurowania (rys. 5.3a,c), natomiast uderzenie górną częścią nogi w przednią część orurowania(rys. 5.3b). Wykonywano również uderzenie modelem nogi i głowy w przednią cześć pojazduw celu porównania wyników [1].

a) b) c)

Rys. 5.3. Miejsca uderzenia modelami [1]

Badania przeprowadzane były na pojazdach, które charakteryzowały się największąliczbą sprzedanych egzemplarzy. Do tego celu wykorzystano:

• Toyota Landcruiser 100 (rok produkcji – 2004);• Nissan Patrol (2004);• Ford Courier (2005);• Toyota Hilux (2005);• Holden Rodeo (2005).

Każdy z pojazdów podczas testów wyposażany był w trzy rodzaje orurowania,z uwzględnieniem jednego przypadku orurowania dostarczonego, jako oryginalnewyposażenie pojazdu. Punkty pomiarowe były indywidualnie dobierane w celu ukazaniamiejsc odznaczających się średnim lub ciężkim oddziaływaniem orurowania [1]. Wyróżnionemiejsca kontaktu modeli podczas przeprowadzonych testów (rys. 5.4).

Miejsca kontaktu udarów

Przednia część pojazdu Przedni układ zabezpieczający

Rys. 5.4. Miejsca kontaktu udarów na przykładzie Toyoty Landcruiser [1]

40

Miejsca oznaczone literami A, B, C odpowiadają kolejno:– uderzaniu modelem górnej części nogi w krawędź maski i górną krawędź orurowania,– uderzaniu modelem górnej części nogi w zderzak i przednią cześć orurowania,– uderzaniu modelem głowy w krawędź maski i górną część orurowania.

Badania z wykorzystaniem górnej części nogi realizowane były według przepisów zawartychw rozporządzeniu 631/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady, natomiast uderzenie modelemgłowy na wytycznych zawartych w australijskim rozporządzeniu dotyczącym standardówprzednich układów zabezpieczających (norma AS 4876.1-2002). Testy przeprowadzane przezInstytut w Adelajdzie z prędkością uderzania równą 30 km/h były zgodne z normąaustralijską, jednak nie spełniały one wymagań ustalonych przez EuroNCAP (European NewCar Assessment Programme) [1].

Wyniki uderzenia górną częścią nogi jakie zostały zarejestrowane, zamieszczonow tabelach przedstawiających maksymalną wartość siły z poszczególnych testów podczasuderzenia w pojazd i przedni układ zabezpieczający (tabela 5.1 i 5.2), natomiast wynikiuderzenia modelem głowy zamieszczono zostały w tabeli 5.3 [1].

Tabela 5.1. Maksymalna wartość siły (kN) podczas uderzenia w górną krawędź maski i orurowania modelemgórnej części nogi (punkt A) [1].

Badany pojazdUderzenie w

krawędź maskiUderzenie w

orurowanie ze stali

Uderzenie worurowanie ze stopu

aluminium

Uderzenie worurowanie z

tworzywa

Toyota Landcruiser 7,7 12,4 6,3 Niedostępne

Nissan Patrol 6 12,4 7,4 4,2

Ford Courier 5,7 12,4 8,5 5

Holden Rodeo 8,4 12,4 6,3 4,4

Toyota Hilux 4,5 13,3 7,4 Niedostępne

Tabela 5.2. Maksymalna wartość siły (kN) podczas uderzenia w górną krawędź maski i orurowania modelemgórnej części nogi (punkt B) [1].

Badany pojazd Uderzenie w zderzakUderzenie w

orurowanie ze stali


aluminium


tworzywa

Toyota Landcruiser 6,9 12 12,2 Niedostępne

Nissan Patrol 11,7 13,6 7,3 7,1

Ford Courier 11 17,1 16,2 6,8

Holden Rodeo 4,1 12 9,4 11,9

Toyota Hilux 7,2 17,3 7,3 Niedostępne

Można zauważyć, wyniki otrzymane, z przeprowadzonych badań z wykorzystaniemorurowania wykonanego ze stali, znacznie przewyższają granice określone przez organizacjęEuroNCAP (5 kN). W badaniu zwrócono uwagę na dane (wartości identyczne – 12,4 kN)otrzymane podczas uderzenia górną częścią nogi w orurowanie wykonane ze stali, cospowodowane może być podobną konstrukcją i sposobem wykonania tego układu. Dośćdobre wyniki (4,2-5 kN) otrzymano podczas uderzenia w orurowanie wykonane z polimeru(tab. 5.1), natomiast znacznie gorsze wyniki (6,3-8,5 kN) otrzymano podczas badania wpływuprzedniej części orurowania wykonanego z aluminium w kontakcie z modelem nogi.W przypadku badania uderzenia w przednią część pojazdu/orurowania (uderzenie w punkt B),nie osiągnięto wartości granicznej (5 kN), jedynie tylko w przypadku uderzenia w zderzak

41

pojazdu Holden Rodeo otrzymano wartość < 5 kN) (tab. 5.2). Uzyskanie wartości większych(6,9-17,3 kN) niż dopuszczalne określone przez EuroNCAP, spowodowane jest większąsztywnością w obszarze zderzaka. Na podstawie tabel obliczono średnią wartość siłypowstałej w wyniku uderzenia odpowiednio w punkt A (rys. 5.5a) i B (rys5.5b) [1].

a) średnia wartość siły – uderzenie w górną krawędź b) średnia wartość siły – uderzenie w przednią część

Rys. 5.5. Średnia wartość siły [1]

Tabela 5.3. Wartości współczynnika HIC [1].

Badany pojazdUderzenie w

krawędź maskiUderzenie w

orurowanie ze stali


aluminium


tworzywa

Toyota Landcruiser 1524 4749 2514 Niedostępne

Nissan Patrol 837 >5817 2048 1162

Ford Courier 2156 5255 3093 612

Holden Rodeo 1160 >4749 1246 1232

Toyota Hilux 1698 >6384 2048 Niedostępne

Powyższe wartości ukazują, iż stosowanie orurowań poddanych badaniu w pojazdachz napędem na cztery koła zwiększa ryzyko uzyskania poważnych obrażeń w wynikuuderzenia w pojazd głową. W większości testów zanotowano wskazania znacznieprzekraczające granicę (1160-6384) jaka została określona przez EuroNCAP (HIC=1000).Tylko dwa testy wypadły pozytywnie (uderzenie w krawędź maski i górną krawędźorurowania wykonanego z polimeru) uzyskując wartość poniżej dopuszczalnej granicy –HIC=1000 (tab. 5.3). Bazując na podstawie tabeli 5.3 obliczono średnią wartośćwspółczynnika HIC z przeprowadzonych badań, w celu ukazania ryzyka odniesienia obrażeńgłowy w wyniku kontaktu z przednią częścią pojazdu/układu zabezpieczającego (rys. 5.6) [1].

42

Otrzymane wyniki uderzenia nogą weryfikowano zgodnie z wymogami EuroNCAP(European New Car Assessment Program) w Europie i Australii, natomiast uderzenie głowąanalizowano zgodnie z normą AS 4876.1-2002. Wszystkie symulacje zostały przeprowadzoneprzy prędkości uderzania 30 km/h, co było niezgodne z wymogami określonymiw rozporządzeniu 18/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady. Pomimo zmniejszeniaprędkości testów, otrzymane wyniki znacznie przekraczały dopuszczalne normy, co wskazuje,jak bardzo zamontowanie PUZ wpływa na bezpieczeństwo pieszego. Porównanie wpływuukładu zabezpieczającego do pojazdu niewyposażonego w PUZ wykazało, iż przedni układzabezpieczający wykonany ze stali charakteryzuje się wyższym współczynnikiemniebezpieczeństwa niż pojazd bez tego układu. Pojazdy wyposażone w przedni układzabezpieczający wykonany ze stopów aluminium nie spełnia norm stawianych przezorganizację EuroNCAP. Najlepszym wyborem ze względów bezpieczeństwa byłobyzamontowanie przedniego układu zabezpieczającego z różnego rodzaju tworzyw sztucznych(polimerów) [1].

43

Rys. 5.6. Średnia wartość współczynnika HIC [1]

5.1. ORUROWANIE DAWNIEJ I DZI Ś

Rys. 5.7. Przykłady przedniego układu zabezpieczającego pojazdów wyprodukowanych do 1980r. [6]

44

Rys. 5.8. Współczesne przednie układy zabezpieczające [23],[28],[31]

Powyższe modele pojazdów wyposażone w przedni układ zabezpieczający (rys. 5.7,5.8) są przykładem i potwierdzeniem tego, iż w dalszym ciągu w projektowaniu przedniegoukładu zabezpieczającego nie uwzględnia się bezpieczeństwa niechronionych użytkownikówdróg. Konsument-właściciel pojazdu w wyborze przedniego układu zabezpieczającego kierujesię względami estetycznymi, myśląc o zapewnieniu bezpieczeństwa sobie i swoim bliskim.

45

6. PRZYGOTOWANIE MODELI GEOMETRYCZNYCH I NUMERYCZNYC HPOJAZDÓW

Przedni układ zabezpieczający jest elementem często montowanym w pojazdachoff-roadowych. Badania numeryczne przeprowadzono na następujących samochodachterenowych: Honda CR-V (1995-2002), Mercedes M (1997-2005) oraz Toyota RAV4 (2000-2006), zgodnie z wymaganiami określonymi w rozporządzeniu 631/2009 ParlamentuEuropejskiego i Rady z dnia 22 lipca 2009 r. w sprawie homologacji typu pojazdówsilnikowych w odniesieniu do ochrony pieszych i innych niechronionych użytkowników dróg.Prędkość zderzenia udaru z przednim układem zabezpieczającym zgodnie z wymaganiamiwynosiła 11,1 m/s.

6.1. BUDOWA GEOMETRII POJAZDÓW TYPU SUV

Na podstawie wytycznych otrzymanych od przedstawicieli poszczególnych pojazdówsamochodowych oraz otrzymanych uproszczonych modeli geometrycznych (rys. 6.3a, 6.4a6.5a), otrzymanych pojazdów SUV, w systemie CATIAv5, zbudowano geometriesamochodów: Honda, Mercedes oraz Toyota.

46

Rys. 6.1. Maska samochodu Mercedes M w wersji pierwotnej

Rys. 6.2. Modyfikacja maski pojazdu Mercedes M w systemieCATIAv5

W wyniku przeprowadzonych modyfikacji na uproszczonych modelach geometrycznychuzyskano dokładne odwzorowanie rzeczywistych pojazdów SUV (rys. 6.3b), wykorzystanychw następnym etapie do budowy modeli dyskretnych. Z uwagi na fakt, iż podczas potrącenia pieszego tylko przednia część samochodu ma kontaktz ciałem ludzkim do dalszych badań wykorzystano połowę geometrii analizowanychpojazdów pojazdów (rys. 6.4b, 6.5b).a) b)

Rys. 6.3. Model pojazdu Mercedes M: a) wersja pierwotna, b) model końcowy

a) b)

Rys. 6.4. Model pojazdu Honda CR-V: a) wersja pierwotna, b) model końcowy

47

a) b)

Rys. 6.5. Model pojazdu Toyota RAV4: a) wersja pierwotna, b) model końcowy

Tak przygotowane modele pojazdów zostały poddane weryfikacji z danymi technicznymiuzyskanymi od dealerów samochodów. Wymiary geometryczne pojazdów poddanoweryfikacji z wymiarami samochodów rzeczywistych (dane techniczne uzyskane od dealerówpojazdów). Szczególną uwagę zwrócono na wysokość pojazdu, gdyż w znacznym stopniuwpływa ona na wyniki symulacji. Wartość ta znacznie różniła się od wymiarówrzeczywistych i wymagała korekty (przeskalowano modele wirtualne w celu dopasowania ichzewnętrznych wymiarów do wymiarów rzeczywistych). W wyniku przeprowadzonych pracuzyskano modele numeryczne nieznacznie różniące się wymiarami od modeli rzeczywistych

48

Minimalne różnice wysokości pojazdów w nieznacznym stopniu będą wpływały nauzyskiwane wyniki, ponieważ to kształt, wymiary zderzaka oraz wysokość przedniej częścisamochodu (elementy te odkształcają się i pochłaniają energię w wyniku uderzeniaimpaktorem nogi) w głównej mierze biorą udział podczas zderzenia z pieszym.

49

6.2. BUDOWA MODELI DYSKRETNYCH ANALIZOWANYCH POJAZDÓ WSAMOCHODOWYCH

Utworzono modele dyskretne pojazdów oraz przednich układów zabezpieczającychrozpinając siatkę elementów skończonych na modelach geometrycznych pojazdów.geometriach pojazdów [13],[14]. Do budowy karoserii i zderzaków wykorzystano elementypowłokowe liniowe, natomiast połączenia śrubowe zamodelowano elementami typuCONSTRAINT. Uzyskane modele dyskretne przedstawiono na rys. 6.9÷6.11.

Rys. 6.9. Model dyskretny pojazdu Mercedes klasy M

Rys. 6.10. Model dyskretny pojazdu Honda CR-V

50

Rys. 6.11. Model dyskretny pojazdu Toyota RAV4

Do budowy elementów stalowych badanych pojazdów samochodowych zastosowanomateriał S355, natomiast zderzak i pozostałe elementy plastikowe wykonanoz materiału Cycoloy MC8002 (rys. 6.12). Modele dyskretne pojazdów uzupełniono przednimiukładami zabezpieczającymi wykonanymi ze stali 304 (tab. 6.1).

51

Rys. 6.12. Statyczna charakterystyka wytrzymałościowa materiału Cycoloy MC8002 użytego do budowyzderzaków

Tabela 6.1. Parametry materiału TP-304.

Materiał Rm [N/mm2]Rp 0,2

[N/mm2]A 50% A 5%

TP-304 631,77 322,67 52,67 54,67

gdzie: Rm – granica wytrzymałości;Rp0,2 – granica plastyczności;A 50% – wydłużenie względne;A 5% – wydłużenie względne całkowite.

52

7. BADANIA NUMERYCZNE PRZEDNICH UKŁADÓW ZABEZPIECZAJ ĄCYCH

Warunki brzegowe analizowanych przednich układów zabezpieczających określono napodstawie wymogów technicznych Rozporządzenia Komisji (WE) nr 631/2009 w sprawiestosowania przednich układów zabezpieczających w pojazdach silnikowych w odniesieniu doochrony pieszych i innych niechronionych użytkowników dróg. Na podstawie rozdziału IV,części II szczególnych przepisów technicznych prędkość zderzenia udaru z przednim układemzabezpieczającym wynosiła 11,1 m/s.

7.1. PRZEDNIE UKŁADY ZABEZPIECZAJ ĄCE ZASTOSOWANE W POJEŹDZIE HONDA CR-V

7.1.1. Honda CR-V – przedni układ zabezpieczający nr 1

Oryginalny przedni układ zabezpieczający nr 1 zamocowano do pojazdu Honda CR-V(rys. 7.1) za pomocą kątowników i płaskowników (rys. 7.5, 7.6) przykręcając je do osłonychłodnicy i podłużnic samochodowych (rys. 7.3).

53

Rys. 7.1. Model geometryczny pojazdu Honda CR-Vwraz zamocowanym przednim układem

zabezpieczającym nr 1

Rys. 7.2. Charakterystyczne wymiary orurowania przedniego nr 1 zamocowanego na pojeździe Honda CR-V

a) b)

Rys. 7.3. Mocowanie górne (a) i dolne (b) przedniego układu zabezpieczającego nr 1 zastosowanegow pojeździe Honda CR-V

Przedni układ zabezpieczający nr 1 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø40 mm, Ø52 mmi Ø58 mm (rys. 7.4).

Orurowanie nr 1 zamocowano do pojazdu Honda CR-V za pomocą kątownika górnego(rys. 7.5) oraz płaskownika dolnego (rys. 7.6).

54

Rys. 7.4. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 1 zastosowanego w pojeździeHonda CR-V.

55

Rys. 7.5. Główne wymiary mocowania górnego stosowane podczas montażu przedniego układuzabezpieczającego nr 1 do pojazdu Honda CR-V

Rys. 7.6. . Główne wymiary mocowania dolnego

Do budowy modelu dyskretnego pojazdu oraz przedniego układu zabezpieczającegowykorzystano elementy powłokowe (rys. 7.7 a i b) opisane w systemie LS-DYNA jako*ELEMENT_SHELL.

a) b)

Rys. 7.7. Model dyskretny pojazdu Honda CR-V wraz z przednim układem zabezpieczającym nr 1

Obliczenia numeryczne przeprowadzono wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Na podstawie punktu 2.1., Rozdział III Załącznika do szczegółowych przepisówtechnicznych – 2006/368/WE przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniegoukładu zabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolnąlinią odniesienia przedniego układu zabezpieczającego. Wybrane do badań punkty: Y1=0,Y2=241, Y3=404 zostały określone jako miejsca o największym prawdopodobieństwiespowodowania obrażenia. Wyniki otrzymane z badań numerycznych opóźnienia,przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającego przedstawiono na rys. 7.8÷7.10.

56

Rys. 7.8. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 1 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=241 oraz Y3=404

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych uderzania impaktorem nogiw przedni układ zabezpieczający nr 1 zamontowany na pojeździe Honda CR-V uzyskanoprzebiegi opóźnień na kości piszczelowej (rys. 7.8), przemieszczenia ścinającego mierzonegow mm (rys. 7.9) oraz kąta zginającego nogę (rys. 7.10). Wartości maksymalne badanychparametrów umieszczono w tabeli 7.1.

Tabela 7.1. Wyniki badań numerycznych otrzymane dla przedniego układu zabezpieczającego nr 1(Honda CR-V).

Lp. Przyspieszenie nakości piszczelowej

g [m/s2]

Przemieszczenieścinająced [mm]

Kąt zginający[ º]

położenie Y1=0 450 3 18

położenie Y2=241 570 3,2 17


57

Rys. 7.9. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 1 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=241 oraz Y3=404


Y2=241 oraz Y3=404

Opóźnienia uzyskane podczas uderzania w trzy punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=241,Y3=404) znajdujące się na orurowaniu przednim (rys. 7.11) przewyższają wartośćdopuszczalną określoną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200 g(rys. 7.8).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktów pomiarowych Y1=0 i Y2=241 nie przekroczyły wartości granicznej (d=6 mm)ustalonej wymogami dyrektywy, za wyjątkiem przemieszczenia zmierzonego podczasuderzenia w punkt Y3 odsunięty od osi centralnej pojazdu o 404 mm (d=9 mm) (rys. 7.9).

W modelu tym zauważono duży wpływ kształtu orurowania (trzy poprzeczki poziomeoraz dodatkowe profile usztywniające umieszczone poniżej poprzeczki dolnej) na proceszginania modelu nogi. Uderzając w punkt Y1 noga doznaje zgięcia o wartości 18º, podczasuderzania w punkt Y2 – 17º, natomiast uderzenie nogi bezpośrednio w profil tworzący przedniukład zabezpieczający nr 1 powoduje uzyskanie kątazginającego 21º. We wszystkich omawianychprzypadkach uzyskano wartości kąta zginaniaponiżej lub na granicy wartości dopuszczalnej21º(rys. 7.10).

Uzyskane wartości opóźnienia spowodowanesą umiejscowieniem najniższej poprzeczkiprzedniego układu zabezpieczającego na wysokościodpowiadającej położeniu czujnika przyspieszeń wmodelu numerycznym udaru (rys. 7.12).

Kolejnym czynnikiem wpływającym naotrzymane wyniki jest zbyt duża sztywnośćprzedniego orurowania na skutek wzmocnienia jejdolnej części dodatkowymi elementami wygiętymi wkierunku tylnej części pojazdu (rys. 7.13). Zbyt małapodatność układu zabezpieczającego przekłada sięna zmniejszenie pochłanianej energii powstałejpodczas uderzania udarem dolnym. W skutek czegonastępuje przekroczenie wartości określonych wRozporządzeniu (WE) 631/2009).

58

Rys. 7.11. Punkty kontaktu impaktora z przednimukładem zabezpieczającym nr 1

Rys. 7.12. Pozycja czujnika w odniesieniu dopoprzeczki.

W wyniku przeprowadzonych analiz numerycznych uderzania modelem dolnej częścinogi w przedni układ zabezpieczający nr 1 zamontowany na pojeździe Honda CR-V,stwierdzono, że badane orurowanie przednie nie spełnia norm określonych w Rozporządzeniuz dnia 22.07.2009r.


Przedni układ zabezpieczający nr 2 zamocowano do pojazdu Honda CR-V (rys. 7.14)za pomocą kątowników (rys. 7.5) wcześniej wykorzystanych do montażu orurowania nr 1i płaskowników (rys. 7.19) przykręcając je do osłony chłodnicy i podłużnic samochodowych(rys. 7.16).

59

Rys. 7.14. Model geometryczny pojazdu Honda CR-Vwraz zamocowanym przednim układem


Rys. 7.13. Wizualizacja przebiegu uderzenia impaktorem w przedni układ zabezpieczający nr 1

a) b)

Rys. 7.16. Mocowanie górne (a) i dolne (b) przedniego układu zabezpieczającego nr 2 zastosowanego w pojeździe Honda CR-V

Przedni układ zabezpieczający nr 2 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø44 mm,Ø52 mm i Ø58 mm (rys.7.17).

Orurowanie nr 2 zamocowano do pojazdu Honda CR-V za pomocą kątownika górnego(rys. 7.5) wykorzystanego wcześniej do montażu przedniego układu zabezpieczającego nr 1oraz płaskownika dolnego (rys. 7.18).

60

Rys. 7.17. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 2 zastosowanegow pojeździe Honda CR-V


Do budowy modelu dyskretnego pojazdu oraz przedniego układu zabezpieczającegowykorzystano elementy powłokowe (rys. 7.19 a i b) opisane również w systemie LS-DYNAjako *ELEMENT_SHELL.

a) b)


Obliczenia numeryczne przeprowadzono wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniego układuzabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolną liniąodniesienia przedniego układu zabezpieczającego na podstawie punktu 2.1., Rozdział IIIZałącznika do szczegółowych przepisów technicznych – 2006/368/WE. Wybrane do badańpunkty: Y1=0, Y2=213, Y3=423 zostały określone, jako miejsca o największymprawdopodobieństwie spowodowania obrażenia. Wyniki otrzymane z badań numerycznychopóźnienia, przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającego przedstawiono na rys.7.20÷7.22.

61

Rys. 7.18. Główne wymiary mocowania dolnego

62

Rys. 7.20. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 2 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=213 oraz Y3=423


Y2=213 oraz Y3=423

Rys. 7.22. Przebieg kąta zginania otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 2 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=213 oraz Y3=423

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych uderzania impaktorem nogiw przedni układ zabezpieczający nr 2 zamontowany na pojeździe Honda CR-V uzyskanoprzebiegi opóźnień na kości piszczelowej (rys. 7.20), przemieszczenia ścinającegomierzonego w stawie kolanowym (rys. 7.21) oraz kąta zginającego nogę (rys. 7.22). Wartościmaksymalne badanych parametrów umieszczono w tabeli 7.2.



g [m/s2]



położenie Y1=0 370 2,1 17,9

położenie Y2=241 420 3,2 16,8

położenie Y3=404 530 6,8 17,9

Opóźnienia otrzymane na skutek uderzania w trzy punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=213,Y3=423) umieszczone na orurowaniu przednim (rys. 7.23) przewyższają wartośćdopuszczalną określoną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200 g(rys. 7.20).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktów pomiarowych Y1=0 Y2=213 nie przekroczyły wartości granicznej (d=6 mm)ustalonej wymogami dyrektywy, za wyjątkiem przemieszczenia zmierzonego podczasuderzenia w punkt Y3 odsunięty od osi centralnej pojazdu o 423 mm (d=6,8 mm) (rys. 7.21).Podczas pomiaru kąta skręcenia uzyskano wartości (17º÷18º) (rys. 7.22) nie przekraczającewartości granicznej (21º).

Uzyskane wartości opóźnienia spowodowane są umiejscowieniem na podobnejwysokości najniższej poprzeczki przedniego układu zabezpieczającego oraz czujnikaprzyspieszeń w modelu numerycznym udaru (rys. 7.24). Podczas analizy badaniastwierdzono, że okrągłe profile w kształcie wideł zwiększają sztywność układu wpływającjednocześnie na uzyskane wyniki, gdyż dochodzi do kontaktu modelu numerycznego nogi zprzednim układem zabezpieczającym (rys. 7.25).

63


Przeprowadzenie analizy przedniego układu zabezpieczającego nr 2, pozwoliło stwierdzić, żebadane orurowanie zostało wykonane w sposób niezgodny z obowiązującymi normamizawartymi w Rozporządzeniu (WE) nr 631/2009.


Kolejny przedni układ zabezpieczający (nr 3) zamocowano do pojazdu Honda CR-V(rys. 7.26) za pomocą kątowników (rys. 7.5) wcześniej wykorzystanych do montażuorurowania nr 1 i płaskowników (rys. 7.30) przykręcając je tym samym do osłony chłodnicyi podłużnic samochodowych (rys. 7.28 a i b).

64

Rys. 7.26. Model geometryczny pojazdu HondaCR-V wraz zamocowanym z przednim układem


Rys. 7.24. Pozycja czujnika w odniesieniudo poprzeczki

Rys. 7.25. Wizualizacja kontaktu udaru z układem zabezpieczającym

a) b)

Rys. 7.28. Mocowanie górne (a) i dolne (b) przedniego układu zabezpieczającego nr 3 zastosowanego w pojeździe Honda CR-V

Przedni układ zabezpieczający nr 3 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø52 mmi Ø58 mm oraz blachy o grubości 3 mm (rys. 7.29).


65

Rys. 7.29. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 3 zastosowanego w pojeździeHonda CR-V

Rys. 7.27. Wymiary charakterystyczne orurowania przedniego nr 3 zamocowanego na pojeździe Honda CR-V


a) b)


Przeprowadzono obliczenia numeryczne wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniego układuzabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolną liniąodniesienia przedniego układu zabezpieczającego zgodnie z punktem 2.1., Rozdział IIIZałącznika do szczegółowych przepisów technicznych – 2006/368/WE. Wybrane do badańpunkty: Y1=0, Y2=415 stanowiły miejsca o największym prawdopodobieństwiespowodowania obrażenia. Wyniki otrzymane z badań numerycznych opóźnienia,przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającego przedstawiono na rys. 7.32÷7.34.

66


67

Rys. 7.32. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 3 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=415

Rys. 7.33. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 3 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=415

Rys. 7.34. Przebieg kąta zginającego otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 3 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=415

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych uderzania impaktorem nogiw przedni układ zabezpieczający nr 3 zamontowany do pojazdu Honda CR-V uzyskanoprzebiegi opóźnień na kości piszczelowej (rys. 7.32), przemieszczenia ścinającegomierzonego w stawie kolanowym (rys. 7.31) oraz kąta zginającego nogę (rys. 7.32). Wartościmaksymalne badanych parametrów umieszczono w tabeli 7.3.



g [m/s2]



położenie Y1=0 480 5,2 15

położenie Y2=415 520 8,2 30

Opóźnienia występujące podczas uderzania w dwa punkty pomiarowe (Y1=0,Y2=415.) wybrane na orurowaniu przednim (rys. 7.35) przewyższają wartość dopuszczalnąokreśloną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200 g (rys. 7.32).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktu pomiarowego Y1=0 nie przekroczyły wartości granicznej ustalonej (d=6 mm)wymogami dyrektywy, za wyjątkiem przemieszczenia zmierzonego podczas uderzeniaw punkt Y2 odsunięty od osi centralnej pojazdu o 415 mm (d=8,2 mm) (rys. 7.31). Kątskręcenia podczas uderzenia w przedni układ zabezpieczający nr 3, odnotowano wskazaniaznacznie odbiegające od siebie (rys. 7.34) i przekraczające dopuszczalną granicę 21º.

Uzyskane wartości opóźnienia spowodowane są umiejscowieniem najniższejpoprzeczki przedniego układu zabezpieczającego na wysokości odpowiadającej położeniuczujnika przyspieszeń w modelu numerycznym udaru (rys. 7.37). Dodatkowym czynnikiemwpływającym na otrzymane wyniki badanych parametrów (przekroczenie wartościokreślonych w Rozporządzeniu (WE) 631/2009) jest zbyt duża sztywność przedniegoorurowania na skutek wzmocnienia jej dolnej części blachą (rys. 7.36). W tym przypadku zbytmała podatność układu zabezpieczającego przekłada się na zmniejszenie pochłanianej energiipowstałej podczas uderzania udarem dolnym.

68


W oparciu o powyższą analizę przedni układ zabezpieczający nr 3 nie spełniaobowiązujących unijnych przepisów.


Oryginalny przedni układ zabezpieczający nr 4 zamocowano do pojazdu Honda CR-V(rys. 7.38) za pomocą kątowników (rys. 7.5) wcześniej wykorzystanych do montażuorurowania nr 1 i płaskowników (rys. 7.42) przykręcając je do osłony chłodnicy i podłużnicsamochodowych (rys. 7.40a i b).

69

Rys. 7.38. Model geometryczny pojazdu Honda CR-Vwraz zamocowanym z przednim układem


Rys. 7.37. Pozycja czujnika w odniesieniu do poprzeczki Rys. 7.36. Wizualizacja uderzenia

w punkt Y3

a) b)

Rys. 7.40. Mocowanie górne (a) i dolne (b) przedniego układu zabezpieczającego nr 4 zastosowanego wpojeździe Honda CR-V

Przedni układ zabezpieczający nr 4 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø52 mm i Ø58 mm(rys. 7.41).


70

Rys. 7.41. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 4 zastosowanego wpojeździe Honda CR-V


Model dyskretny pojazdu oraz model przedniego układu zabezpieczającego wykonanowykorzystując elementy powłokowe (rys. 7.43 a i b) i opisano w systemie LS-DYNA jako*ELEMENT_SHELL.

a) b)


Obliczenia numeryczne przeprowadzono wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Na podstawie punktu 2.1., Rozdział III Załącznika do szczegółowych przepisówtechnicznych – 2006/368/WE przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniegoukładu zabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolnąlinią odniesienia przedniego układu zabezpieczającego. Wybrane do badań punkty: Y1=0,Y2=406 zostały określone jako miejsca o największym prawdopodobieństwie spowodowaniaobrażenia. Wyniki otrzymane z badań numerycznych opóźnienia, przemieszczeniaścinającego oraz kąta zginającego przedstawiono na rys. 7.44÷7.46.

71


72

Rys. 7.44. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 4 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=406

Rys. 7.45. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 4 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=406

Rys. 7.46. Przebieg kąta zginania otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 4 – Honda CR-V podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=406

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych uderzania impaktorem nogiw przedni układ zabezpieczający nr 4 zamontowany na pojeździe Honda CR-V uzyskanoprzebiegi opóźnień na kości piszczelowej (rys. 7.44), przemieszczenia ścinającegomierzonego w stawie kolanowym (rys. 7.45) oraz kąta zginającego nogę (rys. 7.46). Wartościmaksymalne badanych parametrów umieszczono w tabeli 7.4.



g [m/s2]




położenie Y2=406 580 6,1 21

Opóźnienia uzyskane podczas uderzania w punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=406)znajdujące się na orurowaniu przednim (rys. 7.47) przekraczają wartość dopuszczalnąokreśloną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200 g (rys. 7.44).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktu pomiarowego Y1=0 nie przekroczyły wartości granicznej ustalonej (d=6 mm)wymogami dyrektywy, za wyjątkiem przemieszczenia zmierzonego podczas uderzeniaw punkt Y2 odsunięty od osi centralnej pojazdu o 406 mm (d=6,1 mm) (rys. 7.45). Otrzymanewyniki z czujnika pomiaru kąta zginającego, podczas uderzenia w punkty pomiaru, nieprzekraczają granicy wartości dopuszczalnej 21º (rys. 7.46). Wartości przemieszczenia i kątazginającego minimalnie przekraczają ustalone normami granice, to przedni układzabezpieczający nie może być uznany za poprawnie wykonany, ponieważ przeciążenia jakiewystępują w kolanie nie mogą zostać zaakceptowane (330÷580 g).

Uzyskane wartości opóźnienia spowodowane są umiejscowieniem najniższejpoprzeczki przedniego układu zabezpieczającego na wysokości odpowiadającej położeniuczujnika przyspieszeń w modelu numerycznym udaru (rys. 7.48). Czynnikiem wpływającymna otrzymane wyniki jest zbyt duża sztywność samego orurowania wykonanego ze stali, co

73


przekłada się na zmniejszenie pochłanianej energiipowstałej podczas uderzenia udarem dolnym.

W wyniku przeprowadzonych analiz numerycznychuderzania modelem dolnej części nogi w przedni układzabezpieczający nr 4 zamontowany na pojeździe HondaCR-V, stwierdzono, że badane orurowanie przednie niespełnia norm określonych w Rozporządzeniu z dnia22.07.2009 r.

7.1.5. Analiza otrzymanych wyników dla przednich układów zabezpieczającychmontowanych w pojeździe Honda CR-V

Przednie układy zabezpieczające montowane do pojazdu Honda CR-V przyjmująróżne kształty posiadając przy tym zmienną wysokość górnej poprzeczki od podłoża,natomiast wysokość dolnej poprzeczki przyjmuje wartość stałą 450 mm. Układyzabezpieczające nr 1÷3 wyposażone są dodatkowe elementy wpływające na otrzymywaniewyników. Elementy te umieszczone pod najniższą poprzeczką w postaci blachy lub widełzwiększają sztywność rozpatrywanych układów, zmniejszając tym samym absorbowanieenergii powstałej podczas uderzenia. Otrzymane wartości uderzenia impaktorem dolej częścinogi w punkt centralny Y1 (punkt w osi pojazdu) przedstawiono na rys. 7.49÷7.51.

74

Rys. 7.49. Wartości opóźnień otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego w Honda CR-V

Rys. 7.48. Pozycja czujnikaw odniesieniu do poprzeczki

Na podstawie przeanalizowanych układach zabezpieczających stosowanychw samochodzie Honda CR-V zaobserwowano wysokie wartości przeciążeń (rys. 7.49),występujące w kości piszczelowej podczas uderzenia udarem dolnym. Uzyskane opóźnieniawynikają z kształtu orurowania oraz z umieszczenia dodatkowych elementówusztywniających (widły, blacha) pod najniższą poprzeczką. Elementów te zmniejszajązdolność układu do absorbowania energii powstałej w wyniku uderzenia. Analizując układyzabezpieczające stosowane w Honda CR-V zaobserwowano, że najmniejsze przeciążeniakolana występują dla orurowania nr 4, gdzie jest brak dodatkowych elementów pod dolnąpoprzeczką.

W przypadku pomiaru przemieszczenia ścinającego dla poszczególnych układówzabezpieczających, w stawie kolanowym uzyskano wartości od 2,1 mm do 5,2 mm (rys.7.50), nie przekraczające dopuszczalnej granicy wynoszącej 6 mm. Podczas uderzenia udaremdolnym, kąt zginający pomiędzy kością piszczelową a udową wynosił 15º-18º (rys. 7.51), nieprzekraczając tym samym wartości dopuszczalnej 21º.

Opóźnienia uzyskane w wyniku przeprowadzonych badań na orurowaniach nr 1÷4przekraczają wartości dopuszczalne określone w Rozporządzeniu norm, natomiast wartościkątów i przemieszczeń ścinających dla tych samych układów mieszczą się w wymaganychgranicach.

75

Rys. 7.50. Wartości przemieszczenia ścinającego otrzymane dla przedniegoukładu zabezpieczającego w Honda CR-V

Rys. 7.51. Wartości kąta zginania otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego w Honda CR-V

7.2. PRZEDNIE UKŁADY ZABEZPIECZAJ ĄCE ZASTOSOWANE W POJEŹDZIEMERCEDES M

7.2.1. Mercedes M – przedni układ zabezpieczający nr 5

Przedni układ zabezpieczający nr 5 zamocowano do pojazdu Mercedes M (rys. 7.52)za pomocą kątowników i płaskowników (rys. 7.56, 7.57) przykręcając je do osłony chłodnicyi podłużnic samochodowych (rys. 7.54 a i b).

76

Rys. 7.52. Model geometryczny pojazdu Mercedes Mwraz zamocowanym z przednim układem


Rys. 7.53. Charakterystyczne wymiary orurowania przedniego nr 5 zamocowanego na pojeździe Mercedes M

a) b)

Rys. 7.54. Mocowanie górne (a) i dolne (b) przedniego układu zabezpieczającego nr 5 zastosowanegow pojeździe Mercedes M


77

Rys. 7.55. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 5 zastosowanego w pojeździe Mercedes M

Orurowanie nr 5 zamocowano do pojazdu Mercedes M za pomocą kątownika górnego(rys. 7.56) oraz płaskownika dolnego (rys. 7.57).

78

Rys. 7.56. Główne wymiary mocowania górnego stosowane podczas montażu przedniego układuzabezpieczającego nr 5 do pojazdu Mercedes M


Do budowy modelu dyskretnego pojazdu Mercedes M oraz przedniego układuzabezpieczającego wykorzystano elementy powłokowe (rys. 7.58 a i b) opisane w systemieLS-DYNA jako *ELEMENT_SHELL.

a) b)

Rys. 7.58. Model dyskretny pojazdu Mercedes M wraz z przednim układem zabezpieczającym nr 5

Obliczenia numeryczne przeprowadzono wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Na podstawie punktu 2.1., Rozdział III Załącznika do szczegółowych przepisówtechnicznych – 2006/368/WE przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniegoukładu zabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolnąlinią odniesienia przedniego układu zabezpieczającego. Punkty: Y1=0, Y2=402 zostałyokreślone jako miejsca o największym prawdopodobieństwie spowodowania obrażenia.Wyniki otrzymane z badań numerycznych opóźnienia, przemieszczenia ścinającego oraz kątazginającego przedstawiono na rys. 7.59÷7.61.

79

Rys. 7.59. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 5 – Mercedes M podczas uderzania w punkt Y1=0, oraz

Y2=402

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych uderzania impaktorem nogiw przedni układ zabezpieczający nr 5 zamontowany na pojeździe Mercedes M uzyskanoprzebiegi opóźnień na kości piszczelowej (rys. 7.59), przemieszczenia ścinającegomierzonego w stawie kolanowym (rys. 7.60) oraz kąta zginającego nogę (rys. 7.61). Wartościmaksymalne badanych parametrów umieszczono w tabeli 7.5.

Tabela 7.5. Wyniki badań numerycznych otrzymane dla przedniego układu zabezpieczającego nr 5(Mercedes M).


g [m/s2]




położenie Y2=402 480 1,9 28

80

Rys. 7.60. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 5 – Mercedes M podczas uderzania w punkt Y1=0, oraz

Y2=402

Rys. 7.61. Przebieg kąta zginania otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 5 – Mercedes M podczas uderzania w punkt Y1=0, oraz

Y2=402

Opóźnienia uzyskane w wyniku uderzania w trzy punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=402)wybrane na orurowaniu przednim (rys. 7.62) przewyższają wartość dopuszczalną określonąw Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony, jako 200 g (rys. 7.59).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktów pomiarowych Y1=0 i Y2=402 nie przekroczyły wartości granicznej (d=6mm)ustalonej wymogami dyrektywy (rys. 7.60).

W badaniu zauważono duży wpływ kształtu orurowania na proces zginania modelunogi. Zaobserwowano, że podczas uderzenia w punkt 1 noga doznaje zgięcia o wartości 26º,natomiast uderzenie nogi bezpośrednio w profil tworzący przedni układ zabezpieczający nr 5powoduje uzyskanie kąta zginającego 28º. We wszystkich omawianych przypadkachuzyskano wartości kąta zginania powyżej granicy wartości dopuszczalnej 21º (rys. 7.61).

Otrzymane wartości opóźnienia spowodowane są umiejscowieniem na podobnejwysokości najniższej poprzeczki przedniego układuzabezpieczającego i czujnika przyspieszeń w modelunumerycznym udaru (rys. 7.63). Kolejnym czynnikiemwpływającym na otrzymane wyniki (przekroczenie wartościokreślonych w Rozporządzeniu (WE) 631/2009) jest zbyt małaodległość pomiędzy orurowaniem, a zderzakiem w związku ztym podczas uderzenia dolna poprzeczka „opiera” się naprzedniej części samochodu powodując tym samymzmniejszenie pochłanianej energii powstałej podczas uderzaniaudarem dolnym (rys. 7.64). Zaobserwowano również kontaktudaru dolnego z przednią częścią pojazdu (grill), ukazującnieodpowiednie wykonanie przedniego układuzabezpieczającego nr 5.

81



W wyniku przeprowadzonych analiz numerycznych uderzania modelem dolnej częścinogi w przedni układ zabezpieczający nr 5 zamontowany na pojeździe Mercedes M,stwierdzono, że badane orurowanie przednie nie spełnia norm określonych w Rozporządzeniuz dnia 22.07.2009r.


Do pojazdu Mercedes M zamontowano oryginalny przedni układ zabezpieczający nr 6(rys. 7.65) za pomocą kątowników i płaskowników wykorzystanych podczas montażuprzedniego układu zabezpieczającego nr 5 (rys. 7.56, 7.57) przykręcając je do osłonychłodnicy i podłużnic samochodowych (rys. 7.67 a i b).

82




a) b)


Przedni układ zabezpieczający nr 6 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø44 mm, Ø52 mmi Ø58 mm (rys. 7.68).

Orurowanie nr 6 zamocowano do pojazdu Mercedes M za pomocą kątownika górnego(rys. 7.56) oraz płaskownika dolnego (rys. 7.57), wykorzystywanych już wcześniej podczasmontażu przedniego układu zabezpieczającego nr 5.

83

Rys. 7.68. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 6 zastosowanego w pojeździeMercedes M


Do budowy modelu dyskretnego pojazdu oraz przedniego układu zabezpieczającegowykorzystano elementy powłokowe (rys. 7.69 a i b) opisane w systemie LS-DYNA jako*ELEMENT_SHELL.a) b)



84

Rys. 7.70. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 6 – Mercedes M podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=240 oraz Y3=346

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych uderzania impaktorem nogiw przedni układ zabezpieczający nr 6 zamontowany do pojazdu Mercedes M uzyskanoprzebiegi opóźnień na kości piszczelowej (rys. 7.70), przemieszczenia ścinającegomierzonego w stawie kolanowym (rys. 7.71) oraz kąta zginającego nogę (rys. 7.72). Wartościmaksymalne badanych parametrów umieszczono w tabeli 7.5.



g [m/s2]




położenie Y2=240 490 7,1 17

położenie Y3=402 480 7,9 33

85

Rys. 7.71. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 6 – Mercedes M podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=240 oraz Y3=346

Rys. 7.72. Przebieg kąta zginania otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 6 – Mercedes M podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=240 oraz Y3=346

Opóźnienia otrzymane w skutek uderzania w trzy punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=240,Y3=346) znajdujące się na orurowaniu przednim (rys. 7.73) przewyższają wartośćdopuszczalną określoną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200 g(rys. 7.70).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktu pomiarowego Y1=0 nie przekroczyły wartości granicznej d=6 mm ustalonejwymogami dyrektywy, za wyjątkiem przemieszczenia zmierzonego podczas uderzeniaw punkty Y2=240 i Y3=402 (odpowiednio d=7,1 mm i d=7,9 mm) (rys. 7.71). Uderzającw punkty Y1 i Y2, otrzymano kąt zgięcia nogi odpowiednio 18º i 17º, natomiast w punkcie Y3

(główny profil tworzący przedni układ zabezpieczający nr 6) uzyskano kąt zginający 33º,przewyższający wartość dopuszczalną wartość 21º(rys. 7.72).

Uzyskane wartości opóźnienia spowodowane są umiejscowieniem najniższejpoprzeczki przedniego układu zabezpieczającego na wysokości odpowiadającej położeniuczujnika przyspieszeń w modelu numerycznym udaru (rys.7.74). Kolejnym czynnikiem wpływającym na otrzymanewyniki (przekroczenie wartości określonychw Rozporządzeniu (WE) 631/2009) jest zbyt duża sztywnośćprzedniego orurowania na skutek wzmocnienia dolnej częściukładu dodatkowymi elementami (widły). Mała odległośćpomiędzy układem, a zderzakiem znacząco wpływa nauzyskanie wyników przekraczających dopuszczalne wartościprzeciążenia i przemieszczenia ścinającego (rys. 7.75), któraprzekłada się na zmniejszenie podatność układuzabezpieczającego do pochłaniania energii powstałej podczasuderzania udarem dolnym.

86



Przeprowadzenie analizy przedniego układu zabezpieczającego nr 6 pozwoliłostwierdzić, że dane orurowanie nie spełnia określonych w Rozporządzeniu wymagań i jegomontowanie w pojazdach zagraża życiu niechronionym użytkownikom dróg.


Kolejny przedni układ zabezpieczający (nr 7) zamocowano do pojazdu Mercedes M(rys. 7.76) za pomocą kątowników i płaskowników wykorzystanych podczas montażuprzedniego układu zabezpieczającego nr 5 (rys. 7.56, 7.57) przykręcając je do osłonychłodnicy i podłużnic samochodowych (rys. 7.78 a i b).

87




a) b)



Orurowanie nr 7 zamocowano do pojazdu Mercedes M za pomocą kątownika górnego(rys. 7.56) oraz płaskownika dolnego (rys. 7.57), wykorzystanych wcześniej podczas montażuprzedniego układu zabezpieczającego nr 5.

88

Rys. 7.79. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 7 zastosowanego w pojeździe Mercedes M


Do budowy modelu dyskretnego pojazdu oraz przedniego układu zabezpieczającegowykorzystano elementy powłokowe (rys. 7.80 a i b) opisane w systemie LS-DYNA jako*ELEMENT_SHELL.a) b)


Przeprowadzono obliczenia numeryczne wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniego układuzabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolną liniąodniesienia przedniego układu zabezpieczającego – zgodnie z Rozporządzeniem. Wybrane dobadań punkty: Y1=0, Y2=341 zostały określone jako miejsca o największymprawdopodobieństwie spowodowania obrażenia. Wyniki otrzymane z badań numerycznychopóźnienia, przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającego przedstawiono na rys.7.81÷7.81.

89


Y2=341




g [m/s2]




położenie Y2=341 480 8,1 33

90


Y2=341


Y2=341

Opóźnienia uzyskane podczas uderzania w dwa punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=341)umieszczone na orurowaniu przednim (rys. 7.84) przewyższają wartość dopuszczalnąokreśloną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200 g (rys. 7.81).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktu pomiarowego Y1=0 nie przekroczyły wartości granicznej ustalonej (d=6mm)wymogami dyrektywy, natomiast dla punktu Y2=341 została przekroczona wartość graniczna(8,1 mm) (rys. 7.82).

W badaniu odnotowano duży wpływ kształtu orurowania na proces zginania modelunogi w punkcie Y2. Uderzając w punkt 2 (profil tworzący przedni układ zabezpieczający nr 7)noga doznaje zgięcia o wartości 33º, co znacznie przewyższa granicę wartości dopuszczalnej21º (rys. 7.83).

Uzyskane wartości opóźnienia spowodowane są umiejscowieniem najniższejpoprzeczki przedniego układu zabezpieczającego na wysokości odpowiadającej położeniuczujnika przyspieszeń w modelu numerycznym udaru (rys. 7.85). Kolejnym czynnikiemwpływającym na otrzymane wyniki (przekroczenie wartościokreślonych w Rozporządzeniu (WE) 631/2009) jest małaodległość pomiędzy orurowaniem, a zderzakiem, w związkuz tym podczas uderzenia dolna poprzeczka „opiera” się naprzedniej części samochodu pochłaniając energię powstałąpodczas uderzania udarem dolnym (rys. 7.86).

91



W wyniku przeprowadzonych analiz numerycznych uderzania modelem dolnej częścinogi w przedni układ zabezpieczający nr 7 zamontowany na pojeździe Mercedes M,stwierdzono, że badane orurowanie przednie również nie spełnia norm określonychw Rozporządzeniu z dnia 22.07.2009r.


Oryginalny przedni układ zabezpieczający nr 8 zamocowano do pojazdu Mercedes M(rys. 7.87) za pomocą kątowników i płaskowników wykorzystanych wcześniej do montażuorurowania nr 5 (rys. 7.56, 7.57) przykręcając je do osłony chłodnicy i podłużnicsamochodowych (rys. 7.89 a i b).

92

Rys. 7.87. Model geometryczny pojazdu MercedesM wraz zamocowanym z przednim układem



a) b)

Rys. 7.89. Mocowanie górne (a) i dolne (b) przedniego układu zabezpieczającego nr 8 zastosowanegow pojeździe Mercedes M.

Przedni układ zabezpieczający nr 8 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø52 mm i Ø58 mmoraz blachy o grubości 3 mm (rys. 7.90).

Orurowanie nr 8 zamocowano do pojazdu Mercedes M za pomocą kątownika górnego(rys. 7.56) oraz płaskownika dolnego (rys. 7.57) wykorzystanych wcześniej do montażuprzedniego układu zabezpieczającego nr 5.

93

Rys. 7.90. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 8 zastosowanego w pojeździeMercedes M


Do budowy modelu dyskretnego pojazdu oraz przedniego układu zabezpieczającegowykorzystano również elementy powłokowe (rys. 7.91 a i b) opisane w systemie LS-DYNAjako *ELEMENT_SHELL.

a) b)


Obliczenia numeryczne przeprowadzono wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Na podstawie punktu 2.1., Rozdział III Załącznika do szczegółowych przepisówtechnicznych – 2006/368/WE przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniegoukładu zabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolnąlinią odniesienia przedniego układu zabezpieczającego. Wybrane do badań punkty: Y1=0,Y2=378 zostały określone, jako miejsca o największym prawdopodobieństwie spowodowaniaobrażenia. Wyniki otrzymane z badań numerycznych opóźnienia, przemieszczeniaścinającego oraz kąta zginającego przedstawiono na rys. 7.92÷7.94.

94


Y2=378




g [m/s2]




położenie Y2=378 530 2,1 31

95


Y2=378


Y2=378

Przeciążenia uzyskane w wyniku uderzania w dwa punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=378)wybrane na orurowaniu przednim (rys. 7.95) przewyższają wartość dopuszczalną określonąw Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200g (rys. 7.92).


Zauważono duży wpływ kształtu orurowania na proces zginania modelu nogi wpunkcie Y2 (rys. 7.96). Uderzając w punkt 2 (profil tworzący przedni układ zabezpieczający nr8) noga doznaje zgięcia o wartości 31º, co znacznie przewyższa granicę wartościdopuszczalnej 21º(rys. 7.94).

Przekroczenie określonych w Rozporządzeniu granice (dla przeciążenia 200g, kąta21º), spowodowane jest umiejscowieniem najniższej poprzeczki przedniego układuzabezpieczającego na wysokości zbliżonej położeniu czujnika przyspieszeń w modelunumerycznym udaru, w wyniku czego skutkuje to przekazaniem większości energii powstałejw wyniku uderzenia (rys. 7.98). Kolejnym czynnikiem wpływającym na otrzymane wyniki

96



Rys. 7.97. Wizualizacjaorurowania nr 8

Rys. 7.96. Wizualizacjauderzenia w punkt Y2

(przekroczenie wartości określonych w Rozporządzeniu (WE) 631/2009) jest zbyt dużasztywność przedniego orurowania na skutek wzmocnienia jej dolnej części dodatkowymielementem blachowym wygiętym w kierunku tylnej części pojazdu (rys. 7.97). Zbyt małapodatność układu zabezpieczającego i jego kształt przekłada się na zmniejszenie pochłanianejenergii powstałej podczas uderzania udarem dolnym oraz na kąt zginający pomiędzy kościąpiszczelową a udową.

Przeprowadzenie analizy badania przedniego układu zabezpieczającego nr 8, równieżw tym przypadku wykazało nieprawidłowości w jego wykonaniu i niezgodnościz obowiązującymi normami.

7.2.5. Analiza otrzymanych wyników dla przednich układów zabezpieczającychmontowanych w pojeździe Mercedes M

Zastosowane w pojeździe Mercedes M przednie układy zabezpieczające przyjmująróżne kształty, posiadając dodatkowo zmienne położenie górnej i dolnej poprzeczki dopodłoża. Orurowania nr 5, 6 i 8 wyposażone są w dodatkowe elementy zwiększającesztywność układu (blacha, widły) umieszczone pod najniższą poprzeczką, wpływające nawartości badanych parametrów. W przypadku układów nr 5 i 7 odległość dolnej poprzeczkiod podłoża jest identyczna i wynosi 457 mm, natomiast w przypadku układów nr 6 i 8 wynosiodpowiednio 447 mm i 438 mm. Wartości analizowanych parametrów (opóźnienie,przemieszczeni, kąt zginający) otrzymanych w wyniku uderzania impaktorem dolnej częścinogi w punkt centralny Y1 (punkt w osi pojazdu) przedstawiono na rys. 7.99÷7.101.

97

Rys. 7.99. Wartości opóźnień otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego w Mercedes M

Spośród przednich układów zabezpieczających stosowanych do pojazdu Mercedes M,dwa orurowania charakteryzują się taką samą odległością dolnej poprzeczki od podłoża 457mm (orurowanie nr 5 i nr 7). Podczas uderzenia udarem dolnym w układy zabezpieczająceo identycznej odległości dolnej poprzeczki od podłoża, zaobserwowano wpływ kształtuorurowania nr 5 na otrzymane wyniki opóźnienia i kąta zginającego (opóźnienie równe 430 g,kąt 26º). Zbyt nisko położona górna poprzeczka (619 mm), przekłada się na uzyskaniewysokich wartości. W przypadku pomiaru opóźnienia (rys. 7.99), przemieszczeniaścinającego (rys. 7.100) oraz kąta zginającego (rys. 7.101) dla orurowań nr 7 otrzymanewyniki (opóźnienie równe 380g, przemieszczenie 5 mm, kąt 15º) są poniżej dopuszczalnychwartości określonych w Rozporządzeniu (WE) nr 631/2009 jako 200g, 6 mm i 21º. UderzeniaAnalizując orurowanie nr 8 zauważono wpływ blachy usztywniającej umieszczonej podnajniższą poprzeczką na otrzymane wyniki opóźnienia wynoszące 500g. Przemieszczeniei kąt zginający dla układu nr 8 wynoszą odpowiednio 4,1 mm i 14º. W sytuacji zderzeniaudaru numerycznego w punkt centralny przedniego układu zabezpieczającego nr 6 otrzymano

98

Rys. 7.100. Wartości przemieszczenia ścinającego otrzymane dla przedniegoukładu zabezpieczającego w Mercedes M

Rys. 7.101. Wartości kąta zginania otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego w Mercedes M

przemieszczenie ścinające 4,2 mm i kąt zginający 15º nieprzekraczające dopuszczalnychgranic, natomiast wartość pomiaru opóźnienia zanotowano jako najniższą (380 g) spośródwszystkich orurowań montowanych w samochodzie Mercedes M.

Przeciążenia uzyskane w wyniku przeprowadzonych badań na orurowaniach nr 5÷8w znacznym stopniu przekroczyły wartości dopuszczalne określone w Rozporządzeniu norm,natomiast wartości przemieszczeń ścinających i kątów zginających dla tych samych układówmieszczą się w wymaganych granicach, za wyjątkiem uderzenia w orurowanie nr 5, gdzie kątwyniósł 26º.

7.3. PRZEDNIE UKŁADY ZABEZPIECZAJ ĄCE ZASTOSOWANE W POJEŹDZIE TOYOTARAV4

7.3.1. Toyota Rav4 – przedni układ zabezpieczający nr 9

Oryginalny przedni układ zabezpieczający (nr 9) zamocowano do pojazdu ToyotaRav4 (rys. 7.102) za pomocą kątowników i płaskowników (rys. 7.106, 7.107) przykręcając jejak wcześniejsze przednie układy zabezpieczające do osłony chłodnicy i podłużnicsamochodowych (rys. 7.104).

99

Rys. 7.102. Model geometryczny pojazdu Toyota Rav4wraz zamocowanym z przednim układem


a) b)

Rys. 7.104. Mocowanie górne (a) i dolne (b) przedniego układu zabezpieczającego nr 9 zastosowanegow pojeździe Toyota Rav4


100

Rys. 7.105. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 9 zastosowanegow pojeździe Toyota Rav4

Rys. 7.103. Charakterystyczne wymiary orurowania przedniego nr 9 zamocowanego na pojeździe Toyota Rav4

Orurowanie nr 9 zamocowano do pojazdu Toyota Rav4 za pomocą kątownika górnego(rys. 7.106) oraz płaskownika dolnego (rys. 7.107).

101

Rys. 7.106. Główne wymiary mocowania górnego stosowane podczas montażu przedniego układuzabezpieczającego nr 9 do pojazdu Toyota Rav4



a) b)

Rys. 7.108. Model dyskretny pojazdu Toyota Rav4 wraz z przednim układem zabezpieczającym nr 9

Do obliczeń numerycznych wykorzystano kod explicit w programieLS-DYNA. Na podstawie punktu 2.1., Rozdział III Załącznika do szczegółowych przepisówtechnicznych – 2006/368/WE przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniegoukładu zabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolnąlinią odniesienia przedniego układu zabezpieczającego. Wybrane do badań punkty: Y1=0,Y2=370 zostały określone jako miejsca o największym prawdopodobieństwie spowodowaniaobrażenia. Wyniki otrzymane z badań numerycznych opóźnienia, przemieszczeniaścinającego oraz kąta zginającego przedstawiono na rys. 7.109÷7.111.

102

Rys. 7.109. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 9 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=370

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych uderzania impaktorem nogiw przedni układ zabezpieczający nr 9 zamontowany do pojazdu Toyota Rav4 uzyskanoprzebiegi opóźnień na kości piszczelowej (rys. 7.109), przemieszczenia ścinającegomierzonego w mm (rys. 7.110) oraz kąta zginającego nogę (rys. 7.111). Wartości maksymalnebadanych parametrów umieszczono w tabeli 7.9.

Tabela 7.9. Wyniki badań numerycznych otrzymane dla przedniego układu zabezpieczającego nr 9(Toyota Rav4).


g [m/s2]




położenie Y2=370 440 3,9 29

103

Rys. 7.110. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 9 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=370

Rys. 7.111. Przebieg kąta zginania otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 9 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=370

Opóźnienia uzyskane podczas uderzania w dwa punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=370)umieszczone na orurowaniu przednim (rys. 7.112) przewyższają wartość dopuszczalnąokreśloną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200 g (rys. 7.109).


Badania wykazały, że uderzając w punkt nr Y1 noga doznaje zgięcia o wartości 19º,natomiast uderzenie nogi bezpośrednio w profil tworzący przedni układ zabezpieczający nr 9powoduje uzyskanie kąta zginającego 29º, przekraczając granicę wartości dopuszczalnej 21º(rys. 7.111).

Uzyskane wartości opóźnieniaspowodowane są umiejscowieniem najniższejpoprzeczki przedniego układu zabezpieczającegona wysokości zbliżonej do położenia czujnikaprzyspieszeń w modelu numerycznym udaru(rys. 7.113). Czynnikiem wpływającymw znacznym stopniu na otrzymane wyniki jestzbyt mała odległość pomiędzy orurowaniem nr 9a zderzakiem oraz zbyt duża sztywnośćprzedniego układu zabezpieczającegowykonanego ze stali. Mała podatność układuprzekłada się na zmniejszenie pochłanianejenergii powstałej podczas uderzenia udaremdolnym (rys. 7.114).

104


Rys. 7.113. Pozycja czujnika w odniesieniu dopoprzeczki

W wyniku przeprowadzonych analiz numerycznych uderzania modelem dolnej częścinogi w przedni układ zabezpieczający nr 9 zamontowany na pojeździe Toyota Rav4,stwierdzono, że badane orurowanie przednie nie spełnia norm określonych w Rozporządzeniuz dnia 22.07.2009r.


Do pojazdu Toyota Rav4 zamontowano przedni układ zabezpieczający nr 10(rys. 7.115) za pomocą kątowników wykorzystanych wcześniej do montażu orurowania nr 9(rys. 7.106) i płaskowników (rys. 7.119) przykręcając je do osłony chłodnicy i podłużnicsamochodowych (rys. 7.117 a i b).

105

Rys. 7.115. Model geometryczny pojazdu ToyotaRav4 wraz zamocowanym z przednim układem



a) b)


Przedni układ zabezpieczający nr 10 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø44 mm, Ø52 mmi Ø58mm (rys. 7.118).

Orurowanie nr 10 zamocowano do pojazdu Toyota Rav4 za pomocą kątownikagórnego (rys. 7.106), stosowanego wcześniej do montażu orurowania nr 9 oraz płaskownika

106

Rys. 7.118. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 10 zastosowanego w pojeździe ToyotaRav4


dolnego (rys. 7.119).


a) b)



107


108

Rys. 7.121. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 10 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=180 oraz Y3=392

Rys. 7.122. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 10 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=180 oraz Y3=392

Rys. 7.123. Przebieg kąta zginania otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 10 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=180 oraz Y3=392

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych uderzania impaktorem nogiw przedni układ zabezpieczający nr 10 zamontowany na pojeździe Toyota Rav4 uzyskanoprzebiegi opóźnień na kości piszczelowej (rys. 7.121), przemieszczenia ścinającegomierzonego w mm (rys. 7.122) oraz kąta zginającego nogę (rys. 7.123). Wartości maksymalnebadanych parametrów umieszczono w tabeli 7.10.



g [m/s2]




położenie Y2=180 400 3,1 14

położenie Y2=392 530 4,2 24

Opóźnienia otrzymane w wyniku uderzania w trzy punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=180,Y3=392) wybrane na orurowaniu przednim (rys. 7.124) przewyższają wartość dopuszczalnąokreśloną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200g (rys. 7.121).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktów pomiarowych Y1=0, Y2=180 i Y3=392 nie przekroczyły wartości granicznej(d=6 mm) ustalonej wymogami dyrektywy (rys. 7.126). Zauważono duży wpływ kształtuorurowania (dwie poprzeczki poziome oraz dodatkowe profile umieszczone poniżejpoprzeczki dolnej) na proces zginania modelu nogi. Uderzając w punkt Y1 noga doznaje 19º,podczas uderzania w punkt Y2 14º, natomiast uderzenie nogi bezpośrednio w główny profiltworzący orurowanie nr 10, powoduje uzyskanie wartości (21º), znacznie przekraczającejdopuszczalną granicę 21º (rys. 7.128).

109


Uzyskane wartości opóźnienia spowodowane sąumiejscowieniem na podobnej wysokości najniższejpoprzeczki przedniego układu zabezpieczającego orazczujnika przyspieszeń w modelu numerycznym udaru (rys.7.125). Dodatkowym czynnikiem wpływającym na otrzymanewyniki badanych parametrów (przekroczenie wartościokreślonych w Rozporządzeniu (WE) 631/2009) jest zbytduża sztywność przedniego orurowania na skutekwzmocnienia jej dolnej części dodatkowymi okrągłymiprofilami w kształcie wideł (rys. 7.125). W tym przypadkuzbyt mała podatność układu zabezpieczającego przekłada sięna zmniejszenie pochłanianej energii powstałej podczasuderzania udarem dolnym.

W oparciu o powyższą analizę przedni układzabezpieczający nr 10 nie spełnia obowiązujących unijnychprzepisów.


Oryginalny przedni układ zabezpieczający nr 11 zamocowano do pojazdu ToyotaRav4 (rys. 7.126) za pomocą kątowników wykorzystanych wcześniej do montażu orurowanianr 9 (rys. 7.106) i płaskowników (rys. 7.130) przykręcając je do osłony chłodnicy i podłużnicsamochodowych (rys. 7.128 a i b).

110




a) b)

Rys. 7.128. Mocowanie górne (a) i dolne przedniego (b) układu zabezpieczającego nr 11 zastosowanegow pojeździe Toyota Rav4

Przedni układ zabezpieczający nr 11 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø52 mmi Ø58 mm oraz blachy o grubości 3 mm (rys. 7.129)

Orurowanie nr 11 zamocowano do pojazdu Toyota Rav4 za pomocą kątownika górnego(rys. 7.106) wykorzystanego wcześniej do montażu przedniego układu zabezpieczającegonr 9 oraz płaskownika dolnego (rys. 7.130).

111

Rys. 7.129. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 11 zastosowanego w pojeździeToyota Rav4



a) b)


Obliczenia numeryczne przeprowadzono wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Na podstawie punktu 2.1., Rozdział III Załącznika do szczegółowych przepisówtechnicznych – 2006/368/WE przeprowadzono trzy rodzaje badania uderzenia przedniegoukładu zabezpieczającego w dolną część udaru nogi w punktach między górną oraz dolnąlinią odniesienia przedniego układu zabezpieczającego. Wybrane do badań punkty: Y1=0,Y2=373 zostały określone jako miejsca o największym prawdopodobieństwie spowodowaniaobrażenia. Wyniki otrzymane z badań numerycznych opóźnienia, przemieszczeniaścinającego oraz kąta zginającego przedstawiono na rys. 7.132÷7.134.

112


113

Rys. 7.132. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 11 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=373

Rys. 7.133. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 11 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=373

Rys. 7.134. Przebieg kąta zginania otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 11 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0 oraz

Y2=373




g [m/s2]




położenie Y2=373 490 3,2 26

Przeciążenia otrzymane podczas uderzania w dwa punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=373)znajdujące się na orurowaniu przednim (rys. 7.135) przewyższają wartość dopuszczalnąokreśloną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony jako 200g (rys. 7.132).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktów pomiarowych Y1=0 i Y2=373 nie przekroczyły wartości granicznej (d=6mm)ustalonej wymogami dyrektywy (rys. 7.133). Zaobserwowano duży wpływ kształtuorurowania na proces zginania modelu nogi w punkcie Y2. Uderzając w punkt 2 (głównyprofil tworzący przedni układ zabezpieczający nr 11) noga doznaje zgięcia o wartości 26º,co znacznie przewyższa granicę wartości dopuszczalnej 21º(rys. 7.134).

Przekroczenie określonych w Rozporządzeniu granice (dla przeciążenia 200g, kąta21º), spowodowane jest umiejscowieniem najniższej poprzeczki przedniego układuzabezpieczającego na wysokości zbliżonej do położenia czujnika przyspieszeń w modelunumerycznym udaru, w wyniku czego skutkuje to przekazaniem większości energii powstałejw wyniku uderzenia (rys. 7.136). Czynnikiem wpływającym na otrzymane wyniki jest zbytduża sztywność przedniego orurowania na skutek wzmocnienia jej dolnej częścidodatkowymi elementem blachowym wygiętym w kierunku tylnej części pojazdu (rys.7.137). Zbyt mała podatność układu zabezpieczającego i jego kształt przekłada się na

114


zmniejszenie pochłanianej energii powstałej podczas uderzania udarem dolnym oraz na kątzginający pomiędzy kością piszczelową a udową. Opierając się na powyższym badaniu,można stwierdzić, że układ zabezpieczający nr 11 nie spełnia wymagań niezbędnych douzyskania homologacji.


Oryginalny przedni układ zabezpieczający nr 12 zamocowany został do pojazduToyota Rav4 (rys. 7.138) za pomocą kątowników i płaskowników (rys. 7.130)wykorzystanych wcześniej do montażu orurowania nr 9, przykręcając je do osłony chłodnicyi podłużnic samochodowych (rys. 7.140 a i b).

115



Rys. 7.137. Wizualizacjaorurowania nr 11

Rys. 7.136. Pozycja czujnika wodniesieniu do poprzeczki

a) b)


Przedni układ zabezpieczający nr 12 wykonano z rur stalowych o średnicy Ø44 mm,Ø52 mm i Ø58 mm (rys. 7.141).

Orurowanie nr 12 zamocowano do pojazdu Toyota Rav4 za pomocą kątownika górnego(rys. 7.106) oraz płaskownika dolnego (rys. 7.130), wykorzystanych do montażu przedniegoukładu zabezpieczającego nr 11.

116

Rys. 7.141. Główne wymiary przedniego układu zabezpieczającego nr 12 zastosowanegow pojeździe Toyota Rav4


Do budowy modelu dyskretnego pojazdu oraz przedniego układu zabezpieczającegowykorzystano elementy powłokowe (rys. 7.142 a i b) opisano w systemie LS-DYNA jako*ELEMENT_SHELL.a) b)



117

Rys. 7.143. Przebieg opóźnienia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 12 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=270 oraz Y3=370




g [m/s2]




położenie Y2=270 490 3,2 12

położenie Y3=370 470 6,1 18

118

Rys. 7.144. Przebieg przemieszczenia otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 12 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=270 oraz Y3=370

Rys. 7.145. Przebieg kąta zginania otrzymany dla przedniego układuzabezpieczającego nr 12 – Toyota Rav4 podczas uderzania w punkt Y1=0,

Y2=270, Y3=370

Opóźnienia uzyskane w trakcie uderzania w trzy punkty pomiarowe (Y1=0, Y2=270,Y3=370) wybrane na orurowaniu przednim (rys. 7.146) przewyższają wartość dopuszczalnąokreśloną w Rozporządzeniu nr 631/2009 dla pojazdów do 2,5 tony, jako 200 g (rys. 7.143).

Wartości maksymalne przemieszczeń ścinających w stawie kolanowym uzyskane dlapunktów pomiarowych Y1=0 i Y2=270 nie przekroczyły wartości granicznej (d=6 mm)

ustalonej wymogami dyrektywy, za wyjątkiem przemieszczenia zmierzonego podczasuderzenia w punkt Y3 odsunięty od osi centralnej pojazdu o 370 mm (d=6,1 mm) (rys. 7.144).

Podczas pomiaru kąta skręcenia uzyskano wartości (12º÷18º) (rys. 7.145) nie przekraczającewartości granicznej (21º).

Uzyskane wartości opóźnienia spowodowane są umiejscowieniem na podobnejwysokości najniższej poprzeczki orurowania oraz czujnika przyspieszeń w modelunumerycznym udaru (rys. 7.147)). Okrągłe profile w kształcie wideł umieszczone podnajniższą poprzeczką przesztywniają układ orurowania, wpływającjednocześnie na uzyskiwane wyniki podczas uderzenia impaktoremw punkt Y2 (rys. 7.148).

Badania wykazały brak kontaktunajwyżej położonej poprzeczkiorurowania nr 12 z udarem dolnym(rys. 7.149). Umieszczenie poprzeczkina takiej wysokości (929 mm) niewpłynęło na uzyskane wyniki.

119


Rys. 7.148. Pozycja czujnika wodniesieniu do poprzeczki

Rys. 7.147. Wizualizacjakontaktu udaru z układem

zabezpieczającym

W wyniku przeprowadzonych analiz numerycznych uderzania modelem dolnej częścinogi w przedni układ zabezpieczający nr 12 zamontowany na pojeździe Toyota Rav4,stwierdzono, że badane orurowanie przednie nie spełnia norm określonych w Rozporządzeniuz dnia 22.07.2009r.

7.3.5. Analiza otrzymanych wyników dla przedniego układu zabezpieczającegomontowanego w pojeździe Toyota Rav4

Przednie układy zabezpieczające zastosowane w pojeździe Toyota Rav4 przyjmująróżnorodne kształty, posiadając dodatkowo zmienną odległość górnej i dolnej poprzeczki odpodłoża (orurowanie nr 9). Orurowania nr 10÷12 posiadają dodatkowe elementyusztywniające (blacha, widły) umieszczone pod najniższą poprzeczką, wpływające nawartości badanych parametrów. W przypadku układów zabezpieczających (nr 9 i 11)odległość dolnej poprzeczki od podłoża jest stała i wynosi 480 mm, z kolei w przypadkuukładów nr 10 i 12 wynosi odpowiednio 490 mm i 460 mm. Wartości analizowanychparametrów (opóźnienie, przemieszczeni, kąt zginający) otrzymanych w wyniku uderzaniaimpaktorem dolnej części nogi w punkt centralny Y1 (punkt w osi pojazdu) przedstawiono narys. 7.150÷7.152.

120


121

Rys. 7.150. Wartości opóźnień otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego w Toyota Rav4

Rys. 7.151. Wartości przemieszczenia ścinającego otrzymane dla przedniegoukładu zabezpieczającego w Toyota Rav4

Rys. 7.152. Wartości kąta zginania otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego w Toyota Rav4

Analizując przednie układy zabezpieczające montowane w pojeździe Toyota Rav4,uzyskano zmienne wartości opóźnienia (rys. 7.150). Podczas uderzania impaktoremw orurowania charakteryzujące się identycznym umiejscowieniem dolnej poprzeczkiwzględem podłoża (nr 9 i 11), zauważono wpływ blachy usztywniającej umieszczonej podnajniższą poprzeczką w przednim układzie zabezpieczającym nr 11 na otrzymane wyniki(opóźnienie równe 479 g). Stosowanie takiego elementu powoduje zwiększenie sztywnościukładu, zmniejszając zdolność orurowania do pochłaniania energii powstałej podczasuderzenia impaktorem. Układ nr 9 pozbawiony jest dodatkowych elementów (blacha, widły),co przekłada się na uzyskanie niższych wyników (opóźnienie równe 350 g) w porównaniuz układem nr 11. W przypadku pomiaru przemieszczenia ścinającego (rys. 7.151) oraz kątazginającego (rys. 7.151) dla układów nr 9 i 11, otrzymano wartości odpowiednio dlaprzemieszczenia 3 mm i 4,8 mm, kąta 19º i 15º.

Uderzenie w centralny punkt przedniego układu zabezpieczającego nr 10 powodujeuzyskanie opóźnienia o wartości 360 g, przemieszczenia ścinającego 3 mm i kąta zginającego19º. Podobna sytuacja ma miejsce podczas uderzenia w orurowanie nr 12 przeciążenie jakiewystępuje w kolanie wynosi 360g, natomiast nie zostają przekroczone wartościprzemieszczenia (4,9 mm) i kąta zginającego (16º).

Opóźnienia uzyskane w wyniku przeprowadzonych badań na orurowaniach nr 9÷12przekraczają wartości dopuszczalne określone w Rozporządzeniu norm, natomiast wartościkątów i przemieszczeń ścinających dla tych samych układów mieszczą się w wymaganychgranicach.

122

8. BADANIE PRZEDNIEGO UKŁADU ZABEZPIECZAJ ĄCEGO JAKOODDZIELNEJ JEDNOSTKI TECHNICZNEJ

Badanie przedniego układu zabezpieczającego jako oddzielnej jednostki technicznejmoże być przeprowadzone na orurowaniu zamontowanym na pojeździe lub na ramie testowejodznaczającej się wymiarami zgodnymi z wymiarami przedniej części pojazdu, do któregomontowany jest układ. W przypadku badania przedniego układu zabezpieczającegoprzytwierdzonego do ramy testowej, jeśli dojdzie to kontaktu z którymkolwiek z elementówramy, wymagane jest powtórzenie badania z układem zamontowanym na pojeździe.W wyniku przeprowadzonych badań orurowania przedniego zamontowanego na pojazdach:Honda CR-V, Mercedes M, Toyota Rav4 zaobserwowano kontakt układu z elementamiprzedniej części pojazdu (rys. 8.1, 8.2, 8.5).

Honda CR-V – przedni układ zabezpieczający

Nr 1 Nr 2 Nr 3 Nr 4

Rys. 8.1. Miejsce kontaktu przedniego układu zabezpieczającego z przednią częścią pojazdu Honda CR-V

123

Mercedes M – przedni układ zabezpieczający

Nr 5 Nr 6 Nr 7 Nr 8

Rys. 8.2. Miejsce kontaktu przedniego układu zabezpieczającego z przednią częścią pojazdu Mercedes M

Toyota Rav4 – przedni układ zabezpieczający

Nr 9 Nr 10 Nr 11 Nr 12

Rys. 8.3. Miejsce kontaktu przedniego układu zabezpieczającego z przednią częścią pojazdu Toyota Rav4

W związku z wcześniejszą analizą wykonanych symulacji, do przeprowadzeniabadania przedniego układu zabezpieczającego jako oddzielnej jednostki technicznejwykorzystano orurowania utwierdzone w punktach mocujących system orurowania dowsporników łączących (rys. 8.4), w celu wyeliminowania kontaktu orurowania z elementamipojazdu. W związku z powyższym w badaniu nie uwzględniono części składowych pojazdu.

124

Badanie przedniego układu zabezpieczającego jako oddzielnej jednostki technicznejwykonano w celu ustalenia wpływu wysokości dolnej i górnej poprzeczki od podłoża, naopóźnienie, przemieszczenie ścinające i kąt zginający, występujące w modelu numerycznymnogi podczas uderzenia. W tym celu przygotowano trzy wersje orurowania, gdzie górnapoprzeczka znajdowała się na danych wysokościach (H01=670 mm, H02=750 mm, H03=900mm), przy zmiennej wysokości poprzeczki dolnej.

Przebiegi opóźnienia, przemieszczenia ścinającego i kąta zginającego dla orurowaniaz górną poprzeczką umieszczoną na wysokości H01=670 mm przedstawiono na rys. 8.6÷8.8,z poprzeczką górną na H02=750 mm na rys. 8.10÷8.12 oraz H03=900 mm na rys. 8.14÷8.16.Wartości maksymalne badanych parametrów uzyskane w wyniku przeprowadzonych badańna poszczególnych orurowaniach umieszczono w tabelach, odpowiednio dla wysokościgórnej poprzeczki H01=670 mm w tab. 8.1, dla H02=750 mm w tab. 8.2, dla H03=900 mmw tab. 8.3.

125

Rys. 8.4. Mocowanie układu zabezpieczającego podczasanaliz numerycznych

8.1. PRZEDNI UKŁAD ZABEZPIECZAJ ĄCY Z WYSOKO ŚCIĄ GÓRNEJ POPRZECZKIH01=670 MM

Przedni układ zabezpieczający badany jako oddzielna jednostka techniczna,z wysokością górnej poprzeczki H01=670 mm i zmienną wysokością dolnej w zakresie H1÷H5

przedstawia rys. 8.5.

Obliczenia numeryczne przeprowadzono wykorzystując kod explicit w programie LS-DYNA.Uderzano impaktorem w centralną część orurowania, otrzymując wartości opóźnienia,przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającego z czujników umieszczonych w modelunumerycznym nogi (rys. 8.6÷8.8).

126

Rys. 8.6. Przebiegi opóźnienia otrzymane dla przedniego układu zabezpieczającegoprzy wysokości górnej poprzeczki H01=670 mm i zmiennej wysokości dolnej

poprzeczki

Rys. 8.5. Przedni układ zabezpieczający – wysokość górnej poprzeczki H01=670 mm

Tabela 8.1. Wyniki badań numerycznych otrzymane dla przedniego układu zabezpieczającego badanego jakooddzielna jednostka techniczna, dla wysokości górnej poprzeczki H01=670 mm i zmiennej odległości dolnychpoprzeczek H1÷H5.


g [m/s2]



położenie H1=340 395 8,1 13

położenie H2=360 380 6,4 15

położenie H3=380 375 5 18

położenie H4=400 380 4,8 21

położenie H5=486 400 7,2 26

127

Rys. 8.7. Przebiegi przemieszczenia ścinającego otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego przy wysokości górnej poprzeczki H01=670 mm i zmiennej

wysokości dolnej poprzeczki

Rys. 8.8. Przebiegi kąta zginania otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego przy wysokości górnej poprzeczki H01=670 mm i zmiennej


Podczas badań numerycznych orurowania przedniego jako oddzielnej jednostkitechnicznej, z górną poprzeczką umieszczoną na wysokości H01=670 mm oraz zmiennąwysokością dolnej poprzeczki otrzymano opóźnienia w zakresie od 375g do 400g, znacznieprzekraczające dopuszczalną granicę 200 g (rys. 8.6). Pomiar wartości przemieszczeniaścinającego dla wysokości dolnej poprzeczki H3 i H4 nie przekroczył granicy dopuszczalnejprzemieszczenia d=6 mm, natomiast w pozostałych przypadkach wyniósł od d=6,4 do d=8,1mm (rys. 8.7). Uderzanie w poprzeczkę na wysokości H5 udarem dolnej części nogi powodujeuzyskanie kąta zginającego o wartości 26º (przekroczenie wartości ustalonejw Rozporządzeniu nr 631/2009 określonej jako 21º) (rys. 8.8). Maksymalne wartościbadanych parametrów umieszczono w tab. 8.1.




Wykorzystując kod explicit w programie LS-DYNA przeprowadzono badanianumeryczne. Uderzając w centralną część orurowania, otrzymano wartości opóźnienia,przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającego z czujników umieszczonych w modelunumerycznym impaktora (rys. 8.10÷8.12).

128



poprzeczki

129

Rys. 8.11. Przebiegi przemieszczeni ścinającego otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego przy wysokości górnej poprzeczki H02=750 mm i zmiennej






g [m/s2]



położenie H1=340 320 2,8 1

położenie H2=360 305 2,2 1

położenie H3=380 300 2,1 3

położenie H4=400 310 2,15 6

położenie H5=486 350 2,05 14,5

położenie H6=538 400 8,8 15,5

położenie H7=600 380 8,7 9,5

W wyniku przeprowadzonych badań numerycznych orurowania przedniego badanegojako oddzielna jednostka techniczna, z górną poprzeczką umieszczoną na wysokościH02=750mm opóźnienia w przedziale od 300g do 400g. Uzyskane wartości opóźnieńprzekraczają opóźnienie dopuszczalne określone w Rozporządzeniu (WE) nr 631/2009 jako200g (rys. 8.10). Pomiar wartości przemieszczenia ścinającego przy wysokości dolnejpoprzeczki H6 i H7 przekroczył dopuszczalną granicę d=6 mm, w pozostałych przypadkachwyniósł od d=2,05 do d=2,8 mm (rys. 8.11). Otrzymany kąt zginający podczas symulacjiosiągną wartości od 1º do 15,5º, spełniające określone w Rozporządzeniu wymagania (21º)(rys. 8.12). Maksymalne wartości badanych parametrów umieszczono w tab. 8.2.




130


Przeprowadzono obliczenia numeryczne wykorzystując kod explicit w programieLS-DYNA. Podczas uderzenia w centralną część orurowania, otrzymano wartości opóźnienia,przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającego z czujników umieszczonych w modelunumerycznym impaktora (rys. 8.14÷8.16).

131


poprzeczki

Rys. 8.15. Przebiegi przemieszczenia ścinającego otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego przy wysokości górnej poprzeczki H03=900 mm i zmiennej




g [m/s2]



położenie H1=340 270 6 13

położenie H2=360 260 6 10,5

położenie H3=380 290 6,5 16

położenie H4=408 320 8,1 30

położenie H5=486 350 5,8 36

położenie H6=538 375 9,3 35

położenie H7=590 310 9,2 27

położenie H8=668 170 8,1 2

położenie H9=720 125 4,8 0,5

W trakcie przeprowadzenie badań numerycznych orurowania przedniego badanegojako oddzielna jednostka techniczna, z górną poprzeczką na wysokości H03=900 mm orazzmienną wysokością dolnej poprzeczki H1÷H7 otrzymano opóźnienia mierzone w modelunumerycznym nogi, przekraczające wartość graniczną określoną w Rozporządzeniu (WE)nr 631/2009 jako 200g (rys. 8.14). Uderzanie w poprzeczkę na umieszczoną wysokości H8

i H9 odpowiednio (125g i 170g) powoduje uzyskanie wartości przeciążeń niższych odkrytycznych określonych w Rozporządzeniu. Podczas pomiaru przemieszczenia ścinającegod w stawie kolanowym określanego w układzie noga orurowanie dla dolnej poprzeczkiumieszczonej na wysokości H1, H2, H5 i H9 otrzymano wartości d nieprzekraczającedopuszczalnych (d=6 mm), za wyjątkiem orurowania z poprzeczką dolną umieszczonąw odległości od podłoża równej H3, H4, H6, H7, H8 (6,5÷9,3 mm). W wyniku uderzania

132



udarem dolnym w poprzeczkę dolną umieszczoną na wysokości H3÷H7 (brak kontaktupoprzeczki górnej z impaktorem) uzyskano wartości kąta zginającego w zakresie 27º÷36ºpowyżej granicy dopuszczalnej (21º), natomiast w pozostałych przypadkach (H1, H2, H8, H9)otrzymano kąt zginania w przedziale (0,5º÷16º) (rys. 8.16). Maksymalne wartości badanychparametrów umieszczono w tab. 8.2.

Zbyt wysokie umiejscowienie górnej poprzeczki orurowania skutkuje brakiemkontaktu z impaktorem (rys. 8.19).

Otrzymane wartości przeciążenia nogi dla układu orurowania z dolną poprzeczką nawysokości H1÷H9 wynikają tylko z umiejscowienia dolnej poprzeczki.

W przypadku przedniego układu zabezpieczającego z dolną poprzeczką umieszczonąna wysokości H8=668 mm oraz H9=720 mm uzyskano wartości opóźnienia, przemieszczeniaścinającego oraz kąta zginającego w granicach dopuszczalnych.

Analizując z kolei zachowanie udaru dolnego podczas kontaktu z dolną poprzeczkązwrócono uwagę na rotację całego impaktora (minimalne wartości kąta zginania równe 0,5ºi 2º). Takie zachowanie udaru podczas uderzenia w orurowanie umieszczone na przedniej częścipojazdu można porównać z przewróceniem pieszego z konsekwencją wciągnięcia jego ciałapod pojazd samochodowy. W trakcie uderzenia w jedną poprzeczkę dolna część impaktora wciągana jest pod orurowanie(rys. 8.17), co może powodować wystąpienie licznych obrażeń w wyniku kontaktuz pojazdem. W pozostałych przypadkach następuje rotacja górnej części impaktoraw kierunku tylnej części układu zabezpieczającego lub zgięcie udaru w stawie kolanowym.

Zbyt wysoko położona górna poprzeczka oraz kontakt tylko z jedną poprzeczką przekłada sięna otrzymanie wartości analizowanych parametrów, co powoduje wykluczenie takiego układuz dalszej analizy.

Uderzając w układy z dolną poprzeczką umieszczoną na wysokości H1÷H7 (340÷590mm) uzyskano wartości opóźnienia, przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającegopowyżej dopuszczalnych określonych w Rozporządzeniu nr 631/2009.

133

Rys. 8.17. Uderzenie impaktorem dolnym w orurowanie, przywysokości górnej poprzeczki H03=900 i dolnych H8, H9

W przeciwieństwie do wcześniej uzyskanychwyników model nogi nie doznaje rotacji wokół poprzeczki,a zagina na poprzeczce, w wyniku czego otrzymuje się

wysokie wartości kąta zginania od 10,5º do 36º (rys. 8.18).

Kinematyka ciała ludzkiego podczas uderzenia w układ orurowania z dolnąpoprzeczką umieszczoną na wysokości H1÷H7 znacznie różni się od tej z poprzeczką naH8÷H9 . Szczegółowa analiza zachowania pieszego podczas potrącenia przez pojazd z takimelementem zabezpieczającym jest możliwa do przeprowadzenia tylko przy wykorzystaniumodelu dummy.

134

Rys. 8.19. Wizualizacja uderzeniaimpaktorem w orurowanie z górną

poprzeczką umieszczoną nawysokości H03=900 mm (brakkontaktu górnej poprzeczki z

impaktorem)Rys. 8.18. Uderzenie w dolnąpoprzeczkę orurowania

8.4. ANALIZA OTRZYMANYCH WYNIKÓW DLA PRZEDNIEGO UKŁA DUZABEZPIECZAJ ĄCEGO JAKO ODDZIELNEJ JEDNOSTKI TECHNICZNEJ

Po przeprowadzeniu analizy wartości przeciążenia, przemieszczenia ścinającego oraz kątazginającego dla przednich układów zabezpieczających z górną poprzeczką umieszczoną nawysokości 670 mm i 750 mm stwierdzono, iż zmiana położenia dolnej poprzeczkinieznacznie wpływa na uzyskane wyniki. Wyniki analizy wybranych orurowań przedstawionona diagramach: opóźnienia (rys. 8.20), przemieszczenia ścinającego (rys. 8.21) i kątazginającego (rys. 8.22).

135

Rys. 8.20. Wartości opóźnień otrzymane dla przedniego układu zabezpieczającego jakooddzielnej jednostki technicznej

Rys. 8.21. Wartości przemieszczenia ścinającego otrzymane dla przedniego układuzabezpieczającego jako oddzielnej jednostki technicznej

Powyższe zestawienie pozwoliło stwierdzić, że odległość dolnej i górnej poprzeczkiod podłoża wpływa na wyniki opóźnienia, przemieszczenia ścinającego i kąta zginającego.W przypadku umieszczenia dolnej poprzeczki na wysokości H=380 mm, przy położeniugórnej poprzeczki na wysokości 750 mm, uzyskano wartości: przemieszczenia d=2,1 mm(rys. 8.21) i kąta zginającego 3º (rys. 8.22) nieprzekraczające ustalonych dopuszczalnychwartości. Otrzymane opóźnienie (300 g) wynika z dużej sztywności układu orurowania.Przeprowadzone analizy pozwoliły stwierdzić, iż rozwiązaniem najkorzystniejszym jestumieszczenie górnej i dolnej poprzeczki odpowiednio na wysokości: 750 i 380 mm odpodłoża. Konstrukcja ta pozwala na uzyskanie najmniejszych wartości: przemieszczeniaścinającego oraz kąta zginającego.

Przeprowadzenie symulacji przednich układów zabezpieczających jako oddzielnejjednostki technicznej umożliwiło określenie wpływu wysokości wchodzącychw skład orurowania poprzeczek, na badane parametry.

136

Rys. 8.22. Wartości kąta zginania otrzymane dla przedniego układu zabezpieczającegojako oddzielnej jednostki technicznej

9. PODSUMOWANIE I WNIOSKI KO ŃCOWE

Głównym celem pracy było zbadanie wpływu przedniego układu zabezpieczającegona pojazdach terenowych na bezpieczeństwo pieszego. Praca porusza aktualne zagadnieniazwiązane z bezpieczeństwem uczestników ruchu drogowego, ze szczególnymuwzględnieniem pieszych.

W pracy udało się przedstawić wyniki symulacji numerycznych uderzania udaremdolnej części nogi w przednie układy zabezpieczające montowane w pojazdach typu SUV(Honda CR-V, Mercedes M, Toyota Rav4) jak również w przednie układy zabezpieczającebadane jako oddzielna jednostka techniczna.

Podczas realizacji pracy konieczne było zapoznanie się z obowiązującymi wymogamizawartymi w Rozporządzeniu Komisji (WE) nr 631/2009. W rozdziale 4 zostałyzaprezentowane wymagania odnoszące się do konstrukcji i montażu przedniego układuzabezpieczającego, modele stosowanych impaktorów wraz z procedurą przeprowadzaniabadań. W rozdziale 5 przedstawiono współczesne oraz stosowane do 1980 r. przednie układyzabezpieczające montowane do pojazdów. Kolejny rozdział przedstawia procesprzygotowania geometrii modeli pojazdów do badań numerycznych oraz charakterystykęmateriałów stosowanych na przednie układy zabezpieczające i części składowe pojazdów.Następnym krokiem było wykonanie symulacji numerycznych poszczególnych samochodówz zamontowanym przednim układem zabezpieczającym. Obliczenia numeryczneprzeprowadzone zostały przy wykorzystaniu kodu explicit w programie LS-DYNA. Uderzanoimpaktorem dolnej części nogi w wybrane punkty orurowań, określone jako miejscao największym prawdopodobieństwie spowodowania obrażenia. Podczas symulacji badanebyły parametry: opóźnienia, przemieszczenia ścinającego oraz kąta zginającego nogi.

W celu określenia wpływu przedniego układu zabezpieczającego na zwiększeniebezpieczeństwa pieszego, przeprowadzono szereg symulacji dla różnych wariantów tegoukładu (przygotowano 12 różnych wersji układu zabezpieczającego – po 4 dla każdegoz pojazdów). Wykonane badania wykazały istotny wpływ blachy oraz dodatkowych profili(o kształcie wideł) umieszczonych pod dolną poprzeczką orurowania na zwiększeniesztywności analizowanego układu, a tym samym zmniejszenie zdolności absorbowaniaenergii uderzenia. Powoduje to uzyskanie wysokich wartości: przeciążenia w stawiekolanowym, przemieszczenia ścinającego pomiędzy kością udową a piszczelową orazzwiększenie kąta zginającego.

Przedni układ zabezpieczający poddany został analizom numerycznym jako oddzielnajednostka techniczna, w celu zbadania oddziaływania wysokości poprzeczek układu naotrzymywane wyniki. Przeprowadzone symulacje wykazały znaczny wpływ wysokości dolneji górnej poprzeczki na wartości: opóźnienia, przemieszczenia ścinającego i kąta zginającego.Analiza wykonanych badań, pozwoliła określić najkorzystniejszą wysokość górnej i dolnejpoprzeczki jako H02=750 mm i H3=380 mm. Umieszczenie poprzeczek w takich odległościachod podłoża powodowało otrzymanie wysokich wartości opóźnienia (około 300g). Czynnikiempowodującym znaczny wzrost parametru przeciążenia w stawie kolanowym jest położeniedolnej poprzeczki układu w odniesieniu do czujnika opóźnień umieszczonego w modelunumerycznym udaru.

137

Reasumując:

– Dodatkowe elementy w kształcie wideł lub blach umieszczone pod najniższą

poprzeczką przesztywniają układ orurowania, wpływając jednocześnie na

uzyskiwane wyniki podczas uderzenia impaktorem.

−−−− Na podstawie wyników otrzymanych z obliczeń numerycznych przednich

układów zabezpieczających stwierdzono wpływ wysokości poprzeczek

orurowania na wartości badanych parametrów.

− Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić, iż wykorzystanie stalowych

przednich układów zabezpieczających w znaczny sposób zmniejszają szanse

przeżycia pieszego, w wyniku uderzenia przez pojazd terenowy. Zastosowanie się

projektantów przednich układów zabezpieczających do wymagań zawartych

w Rozporządzeniu (WE) nr 631/2009, pozwoli na zmniejszenie obrażeń pieszego

uzyskanych w wyniku zderzenia z samochodem wyposażonym w taki układ.

− Jednym z rozwiązań zwiększających ochronę pieszego podczas kolizji z pojazdem

typu SUV jest zastosowanie przedniego układu zabezpieczającego wykonanego

z tworzywa sztucznego.

138

BIBLIOGRAFIA

[1] Anderson R.W.G., van der Berg A.L., Ponte G., Streeter L.D., McLean A.J.: Performance of bull bars in pedestrianimpact tests., The University od Adelaide 2006[2] ARROSYS: Strategies for enhancedpedestrian and cyclist friendlydesign., APROSYS

2004[3] ARUP: A New Pedestrian Lower Legform Model for LS-Dyna, ARUP 2003[4] Australian Standard: Motor vehicle frontal protection systems., Standards Australia

International Ltd 2002[5] Cavallero C., Cesari D., Ramet M.: Improvement of Pedestrian Safety: Influence of

Shape of Passanger Car-Front Structures Upon Pedestrian Kinematics and Injuries:Eavluation Based on 50 Cadaver Tests., Bron, France 1983

[6] Chaim H.K., TomasJ.A.: Investigation of the effect of bull-bar on vehocle-pedestriancollision dynamics., Departament of Transport 1980

[7] Hayashi S., Awano M., Nishimura I.: Development of Flex-PLI LS-DYNA Model, Aichi,Japan 2009

[8] Jakubczak R., Flis J.: Bezpieczeństwo Narodowe Polski w XXI wieku., Warszawa 2006[9] Kopczyński A., Ptak M., Harnatkiewicz P.: Wykorzystanie symulacji numerycznych w poprawie bezpieczeństwa biernego pieszego., Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów2010[10] Kunikowski J.: Wiedza i edukacja dla bezpieczeństwa., Warszawa 2002[11] Naughton P., Cate P.: An Approach To Front-End System Design for Pedestrian Safety.,

SAE Technicalpaper Series 2001[12] Ptak M., Koziołek S.: Czy samochód może być dla pieszego bezpieczny?, Instytut

Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Politechnika Wrocławska [13] Rusiński E.: Zasady projektowania konstrukcji nośnych pojazdów samochodowych.,

Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2002[14] Rusiński E., Czmochowski J., Smolnicki T.: Zaawansowana metoda elementów

skończonych w konstrukcjach nośnych., Oficyna Wydawnicza PolitechnikiWrocławskiej 2000

[15] Simms C.K.: Developments in pedestrian crash safety: a triumph of designinbioengineering., Trinity Centre for Bioengineering 2008

[16] Simms C.K., Wood D.P.: Pedestrian Risk from Cars and Sport Utility Vehicles - AComparative Analytical Study., Professional Engineering Publishing 2006

[17] Zieliński A.: Konstrukcja nadwozi samochodów osobowych i pochodnych.,Wydawnictwa Komunikacji i Łączności 2008

[18] Dyrektywa 2003/102/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 17.11.2003 r.[19] Dyrektywa 2005/66/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 26.10.2005 r.[20] Kodeks drogowy dział 1 art. 2 ust 17.[21] Rozporządzenie Komisji (WE) nr 631/2009 z dnia 22.07.2009 r.[22] Vehicle Safety Branch Circular to Industry - Bull Bar Construction Guidelines.,

Supersedes 2005[23] www.adelaideutes.com.au, 23.03.2010 r.[24] www.auto-moda.com, 8.05.2010 r.[25] www.ec.europa.eu, 13.04.2010 r.

139

[26] www.hella.com, 16.01.2010 r.[27] www.media.vovlo.pl, 02.03.2010 r.[28] www.orurowanie.eu, 06.03.2010 r.[29] www.samochody1.com/bezpieczenstwo_bierne,3.html, 29.05.2010 r.[30] www.samochody1.com/bezpieczenstwo_czynne,2.html, 29.05.2010 r. [31] www.vangadgets.co.uk, 27.03.2010 r.

140

Documents

Grzegorz Kucharski-jednostronnie