V7'Iran?"
283 '
1.985
Rallybälten
Skyddsnivå vid olika kombinationer av bälten
och stolar
Anna-Lisa Ottoson och Per Lövsund
Vag-00/1
Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - 58 1 o 1 Linköping
VTIrart
283
1935
Rallybälten
Skyddsnivå vid olika kombi/7ationer av bälten
och stolar
Anna-Lisa Ottoson och Per Lövsund
du)
Våg'06/1
Statens väg- och trafikinstitut (VTI) o 58 1 0 1 Linköping
IIIStItlItBt Swedish Road and Traffic Research Institute - 8-581 o 1 Linköping Sweden
INNEHÅLLSFÖRTECKNING FÖRORD REFERAT ABSTRACT SAMMANFATTNING SUMMARY 1 INLEDNING
1.1 Trepunktsbältets respektive rallybältets funktion
1.2 Olika typer av rallybälten '
1.2.1 Trepunkts rallybälte
1.2.2 Fyrpunktsbälte
1.3 Rallystolar
1.4 Skador orsakade av trepunktsbälten respektive
rallybälten
2 MATERIAL OCH METODER
2.1 Provvagn
2.2 Docka
2.3 Val av bälten och stolar
2.4 Uppmätning av stolar med hjälp av H-punktsdocka
2.5 Fysikaliska registreringar
2.5.1 Kraftmätning
2.5.2 Accelerationsmätning
2.6 Övriga registreringar
2.7 Kombination bälte/stol för respektive test
3 RESULTAT
3.1 Uppmätning med H-punktsdocka
3.2 Bromspuls
3.3 Dockans rörelse under kollisionen
VTI RAPPORT 283 Sid II III m m p r h -h -10 10 10 11 12 14 15 15 16 17 22 22 24 26
3.4 Resultatsammanställning 4 DISKUSSION 4.1 Slutsatser REFERENSER Bilaga 1 (5 sidor) Bilaga 2 (2 sidor) Bilaga 3 (11 sidor) VTI RAPPORT 283 Sid 27 33 35 36
FÖRORD
Föreliggande studie har utförts på uppdrag av Trafiksäkerhetsverket
(TSV) för att få underlag till en eventuell revidering av nuvarande
bältesregler, så att även rallybälten skulle kunna godtas som bälten i
allmän trafik.
Försöken har utförts vid trafikant- och fordonsavdelningens
biomeka-niska laboratorium (VTI) med assistans av Helge Löfroth, Ingemar
Gustavsson och Ulf Zenöb. Uppläggningen av' försöken och analyserna av
resultaten har skett i samråd med Thomas Turbell, VTI och Åke
Sundberg, TSV.
Ett stort tack till de tillverkare och importörer som bidragit med material till krocktesterna: Klippan Automotive Products AB, Klippan; Rally-Elit biltillbehör AB, Växjö; TREND AB, Södertälje; EMMA AB, Stenkullen; Dalhems bildelar AB, Vessigebro.
RALLYBÄLTEN - Skyddsnivå vid olika kombinationer av bälten och stolar
av Anna-Lisa Ottoson och Per Lövsund
Statens väg- och trafikinstitut (VTI)
581 01 LINKÖPING
REFERAT
Rallybältens skyddsnivå i förhållande till trepunktsbälten har undersökts för att få underlag till en eventuell revidering av nuvarande bältesregler. Krocktester utfördes med olika kombinationer av bälten/stolar, vilka gav till resultat att trepunktsbälte i kombination med vanlig bilstol gav det bästa skyddet vid frontalkollision.
Rallybältets konstruktion (trepunkts rallybälte och fyrpunktsbälte)
med-för att höftbandet glider upp i buken och trycker över mjukdelarna
(underglidning) samt att axelparti och rygg utsätts för kraftiga belast-ningar (samtliga typer av rallybälten) vid frontalkollisioner.
I rapporten diskuteras lösningar som skulle kunna öka skyddsnivån på
systemet rallybälte/stol.
II
SAFETY HARNESS - Protective level for various combinations of belts and seats
by Anna-Lisa Ottoson and Per Lövsund
Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI)
5-581 01 LINKÖPING Sweden
ABSTRACT
As a basis for a ' prospective modification of the present seat-belt regulation, the protective level of safety harnesses Compared with three-point belts has been studied.
Biomechanical tests were carried out with different combinations of belts and seats. The results showed that a three-point belt on a conventional seat offered the best protection at frontal impacts.
The geometry of the safety harness (inverted Y-harness and four-point
belt) induces the lap belt to slide over the iliac crest and the restraint
effect will be on the abdomen (submarining). The shoulder straps expose
the wearer's shoulders and back to high stresses (inverted Y-harness,
four-point belt and six-point belt) at frontal impacts.
Some solutions, which may result in an increase of the protective level
on the system safety harness and racing-car seat are discussed in the
report.
III
RALLYBÄLTEN - Skyddsnivå vid olika kombinationer av bälten och
stolar
av Anna-Lisa Ottoson och Per Lövsund
Statens väg- och trafikinstitut (VTI)
581 01 LINKÖPING
SAMMANFATTNING
Rallybältens skyddsnivå i förhållande till dagens trepunktsbälten har undersökts för att få underlag till en eventuell revidering av nuvarande bältesregler, så att även rallybälten skulle kunna godtas som bälten i allmän trafik.
Elva krocktester utfördes med olika kombinationer av bälten och stolar. Vid provningarna användes antropometriska dockor i vilka accelerationer uppmättes för huvud, bröst och höft. Vidare registrerades krafter i bältesbanden och vertikala krafter på stolen samt vagnens hastighet, bromssträcka och retardationsförlopp. Hela förloppet höghastighetsfilm-ades.
Krocktesterna visar, att rallybältets geometri medför att höftbandet
åker upp i buken och trycker över mjukdelarna (underglidning). Detta kan
förhindras genom att sexpunktsbälte används, där två ljumskremmar håller höftbandet på plats. Bälteslåsen är ofta utformade så att de utgör risk för ytterligare bukskador.
Vidare medför rallybältet att dockans huvud utsätts för kraftiga rekyler på grund av att axelbanden bromsar upp rörelsen framåt för snabbt. Höga accelerationsvärden registrerades för huvudet. Rallybältet utövar även tryck över axelpartiet vilket kan medföra skador på axlarna samt kompressionsskador på ryggraden.
En förbättring av rallybälten skulle kunna ske genom att axelbanden tillverkas i ett mer töjbart (plastiskt) material medan höftbandet behål-ler nuvarande låga töjningsförmåga. Detta medför att den kraftiga rekylverkan från bältesbanden minskar, och därmed skulle framför allt de höga accelerationerna i huvudet reduceras.
IV
För att minska risken för underglidning bör antingen sexpunktsbälten användas eller rallystolen förändras på sådant sätt att höftpartiet förhindras att glida framåt.
Nuvarande rallybälten kan ej tillåtas i allmän trafik då de uppvisar en betydligt lägre skyddsnivå än trepunktsbälten vid en frontalkollision. Resultatet stämmer väl överens med tidigare experimentella studier, där andra typer av rallybälten/stolar använts.
Rallybälten i kombination med rallystolar uppfyller dock sitt syfte inom rallysporten, där dess främsta uppgift är att hålla fast föraren i stolen vid kraftiga accelerationer som uppstår vid exempelvis kraftig kurvtag-ning eller voltkurvtag-ning.
Inom rallysporten är risken för frontalkollisioner mindre än i allmän trafik, men för att få ett fullgott skydd vid en sådan händelse bör systemet rallybälte/stol vidareutvecklas.
SAFETY HARNESS - Protective level for various combinations of belts and seats
by Anna-Lisa Ottoson and Per Lövsund
Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI)
5-581 01 LINKÖPING Sweden
SUMMARY
As a basis for a prospective modification of the present seat-belt regulation, the protective level of safety harnesses compared with three-point belts has been studied, thus also making the safety harnesses accepted as seat-belts in general traffic.
Eleven tests were carried out with different combinations of belts and seats. An antropometric dummy, instrumentated with accelerometers in head, chest and pelvis was used. Load cells registered loads in the shoulder straps and vertical loads under the seats. Velocity, stopping distance and deceleration of the trolley were also registered. The sequences were photographed by a high-speed camera.
The results show that the geometry of the safety harness induces the lap strap to slide over the iliac crest into the abdomen and the restraint effect takes place over the soft parts (submarining). This may be prevented by the use of a six-point belt, where two crotch straps keep the lap belt in position. Due to securing buckle designs the risks for additional injuries in the abdomen do exist.
The safety harness induces strong recoils on the head of the dummy, owing to the fact that the shoulder straps brake the forward motion of the dummy too fast. High stresses were registered for the head. The safety harness also exerts pressure over the shoulders, which may induce injuries to the shoulders and compression injuries to the spine.
By producing the shoulder straps from an extensible (plastic) material
while the lap belt keeps its existing, very low, extensible ability, the
safety harness may be improved. In this way the strong recoil effect
from the straps will be decreased and, consequently, the high
accelera-tions in the head reduced.
VI
In order to reduce the risk of submarining a six-point belt should be used or the racing-car seat should be changed, not letting the hip area slide forward.
The existing safety harness will not be allowed to be used in general traffic as its protective level proved to be significantly inferior to that of a three-point belt at a frontal impact. The result is well in accordance with previous experimental studies where other types of safety harnesses and racing-car seats were used.
Safety harnesses combined with racing-car seats do fulfil their purpose in the rally sports, where the main task is to keep the driver in the seat at accelerations when, e.g., rounding a curve or at turnovers.
In' rally sports the risk of frontal impacts is less than in general traffic,
but in order to obtain a full protection the system safety harness and
racing-car seat should be further developed.
1 INLEDNING
Trepunktsbältets huvudsakliga funktion är att skydda förare och passa-gerare vid en kollision eller kraftig inbromsning.
Vid tävlingskörning (ex rally) används andra typer av bälten (fyr- eller
sexpunktsbälten) och stolar än vad som krävs i normal trafik.
Dessa bältens primära funktion är att hålla föraren på plats i stolen så att fordonet även kan manövreras vid stora' sidaccelerationer vid kraftig kurvtagning samt att fixera föraren i stolen vid en voltning, dvs under andra betingelser än vad som råder i normal trafik.
På senare tid har diskussioner förts för att söka få tillåtelse att även i
normal trafik få använda s k rallybälten.
För att få en uppfattning om rallybältens skyddsnivå i förhållande till dagens trepunktsbälten vid frontalkollisioner har föreliggande undersök-ning utförts. I studien har olika kombinationer av rallybälte/stol stude-rats för att utröna om de ger likvärdiga eller bättre skyddseffekter än trepunktsbälte.
l.l Trepunktsbältets resp rallybältets funktion
Trepunktsbältets funktion är att fånga upp föraren vid häftiga inbroms-ningar och kollisioner. Belastningen _ska inte ligga an på svagalpartier: av. kroppen när bältet spänner åt. Diagonalbandet är så konstruerat att det främst belastar det kraftiga bröstbenet.
I och med att trepunktsbältets övre infästningspunkt är placerad ovanför axelhöjd i fordonets sida trycks föraren inte ned i stolen när bältet spänner åt vid kollision. Infästningspunktens placering förhindrar även att axeln belastas onödigt.
Höftbandet ligger an över bäckenbenet och trycker inte över mjukdelar-na i buken. Bandets fästpunkter är *placerade så att bandet förhindras glida upp i magen. Hårda bältesdelar, såsom lås och inställningsdon, ligger inte an mot kroppens framsida när bältet är påtaget.
Fästpunkterna för trepunktsbältet går normalt inte att justera vilket kan medföra att bältet belastar andra partier på kroppen än avsett, för
personer över resp under normallängd.
Vid rallykörning är bältets funktion främst att hålla kvar föraren i stolen. Detta kan behövas när bilen rullar runt, när den glider på vägen eller när föraren kör i svår terräng. Rallyföraren ska då sitta ordentligt fast i stolen och inte glida åt ena eller andra sidan, eftersom det är viktigt att föraren ska kunna ha full kontroll över bilen hela tiden.
Rallybältet ligger an över båda axlarna och går ihop till en gemensam punkt mitt fram, vilket medför att axlar och revben utsätts för ett onödigt hårt tryck vid en kollision. Dessa partier har lättare att skadas,
än det starka bröstbenet.
. Rallybältet används ofta av en och samma person och därför görs installation och justering efter användarens mått för perfekt passform.
1.2 Olika typer av rallybälten
Ett rallybälte består av två axelband och ett höftband som är förenade i ett lås mitt fram. Vissa bältestyper kan dessutom ha två ljumskremmar vars uppgift är att hålla höftbandet på plats och därmed förhindra underglidning.
Bältesbanden ska fördela trycket över en så stor kroppsyta som möjligt. De kan vara bredare och tjockare än vanliga bilbältesband och hos vissa rallybälten har banden försetts med breda tryckfördelare vid skuldror och midja.
Rallybälten indelas efter sin konstruktion i tre olika typer av bälten:
- trepunkts rallybälte
- fyrpunktsbälte
- sexpunktsbälte
Axelbandens infästningar bak i fordonet rekommenderas att sitta i ungefärlig axelhöjd (Svenska Rallyreglementet, 1984; ISO-rekommenda-tioner, l984) dock inte lägre än 300 från horisontalplanet. Om vinkeln Överstiger 300 finns risk att axelbanden genom vertikalt tryck kan orsaka
ryggradskompression vid en kollision (Fulton, 1966). Genom de bakre
infästningarnas placering kan baksätet i rallybilar ej användas.
1.2.1 Trepunkts rallybälte
Trepunkts rallybälte kallas även för inverterat Y-bälte. Bältet består av
två axelband och ett höftband (figur 1). De två axelbanden går ihop till
en gemensam punkt ca 1/2 meter bakom stolsryggen och fortsätter som _e_t_t band till den bakre fästpunkten. Bältets bakre infästning kan antingen sitta i golvet bakom stolen eller bak i fordonet i ungefärlig axelhöjd. Höftbandet förankras i golvet på var sin sida om stolen.
Figur 1 Trepunkts rallybälte (Inverted Y-harness)
Låsanordningen sitter på höftbandet och är placerad mitt fram. Låset är vanligtvis av s k normaltyp med fjäderbelastat spänne, som delar sig själv vid tryck på utlösningsknappen.
Axelbanden löper över axlarna och kroppens framsida. De är fastsydda i höftbandet på var sin sida om låset.
Inverterat Y-bälte finns även med upprullningsdon vid bakre fästpunkten vilket medför större rörelsefrihet.
1.2.2 Fyrpunktsbälte
Fyrpunktsbältet består av ett höftband och två axelband. Det har fyra infästningspunkter i fordonet (figur 2). Axelbanden löper som två band till de bakre infästningarna, vilka vanligtvis sitter i axelhöjd bak i fordonet. Höftbandet förankras i golvet på var sin sida om stolen.
Två typer av lås förekommer, antingen normallås eller centrallås. Vid centrallås sitter både axelbanden och höftbanden fast i låset. Låset utlöses med en vridning och alla banden släpper samtidigt. Hos fjäderbe-lastat normallås släpper bara höftbandet. Axelbanden är fastsydda i
höftbandet.
Figur 2 Fyrpunktsbälte
(Four-point belt)
Fyrpunktsbälte med centrallås är den typ av rallybälte som är vanligast förekommande.
1.2 3 Sexpunktsbälte
Förutom ett höftband och två axelband består sexpunktsbältet av två
ljumskremmar (figur 3).
o
9
(9 Figur 3 Sexpunktsbälte (Six-point belt)Ljumskremmarna förankras i var sin punkt i golvet precis framför eller under stolen. Stolen måste därför ha urtag i sitsen för remmarna. Axel-och höftband infästes som vid fyrpunktsbälte. Sexpunktsbälten är van-ligtvis försedda med centrallâs, där antingen fyra eller sex bältesband är
fästade.
1.3 Rallystolar
Inom motorsporten används speciella stolar, som bl a ger mer stöd åt
sidorna än vanliga stolar (figur 4). Dessa stolar är djupt skålade och har
höga kanter i sits och rygg. De kan även vara utrustade med huvudstöd och urtag för fyrpunkts- resp sexpunktsbälte. Kroppen är fixerad till stolen och glidning åt ena eller andra hållet förhindras. Rallystolen skall under längre stunder vara skön att sitta i samt tillåta kroppen att slappna av.
Stolarna är vanligtvis uppbyggda på en stålrörsstomme klädd med hård, kompakt stoppning och med en fast botten bestående av en plywoodskiva. På en fjädrande botten (mjuk gummiväv) kan genomslag ske, då kroppen kraftigt pressas nedåt i stolen mot golv eller underrede vid körning på ojämt underlag.
På senare år har en ny modell av rallystol tagits fram. Den är uppbyggd
av glasfiber och ibland armerad med kevlar, som är ett mycket starkt,
segt och lätt material. Glasfiberstolarna har minimal stoppning och väger mindre än stålrörsstolarna.
Rallybälten fungerar bäst och ger det bästa skyddet vid en kollision då det kombineras med en rallystol (States et al, 1970; Förslag till ISO-standard, 1984). En korrekt monterad stol med upphöjda kanter och urtag
för rallybälte svarar för en väsentlig del av skyddet i händelse av
frontalkollision (Ardoino, 1984).
För att få en korrekt placering av höftbandet över bäckenbenet skall urtag finnas i stolens sidor så att rallybältets höftband kan dras genom dessa. Vid användning av sexpunktsbälten skall även urtag finnas i sittdynan för ljumskremmarna.
Urtagen i stolen får ej slita på eller skada bältesbanden. Om stolen är utrustad med huvudstöd skall urtag eller plats finnas för axelbanden. Föraren skall ha full rörelsefrihet för armar och ben när han sitter fastspänd med bältet i rallystolen.
a) Stålrörsstol (Steel-tube seat)
b) Glasfiberstol (Fiberglass seat)
Figur 4 Exempel på rallystolar
(Different racing-car seats)
1.4 Skador orsakade av trepunktsbälten resp rallybälten
Trepunktsbältets primära syfte är att skydda från eller reducera
personskador vid kollisioner, häftiga inbromsningar eller andra
olyckstillbud som kan förekomma i trafiken. Trepunktsbältet i sig själv kan orsaka skador på användaren, men dessa oftast mindre allvarliga skador, får ställas i relation till de som hade uppstått om bältet ej hade använts.
De av trepunktsbältet vanligaste personskadorna är frakturer på nyckelben, revben och bröstben (sternum). Blåmärken på de delar av kroppen där bältesbanden har tryckt mot huden förekommer också samt
skav- och rivsår framför allt kring hals, nacke och axlar (Williams, 1970;
Sabey et al, 1977).
Skador orsakade av rallybälten kan indelas i tre kategorier, tryckskador
(främst blåmärken), underglidning (bukskador) samt ryggskador (Fulton,
1966; States and Ryon, 1969; States et al, 1970).
Minst allvarliga är tryckskador från bältesbanden, som ger upphov till blåmärken och skavsår kring hals och skuldror samt frakturer på nyckel-ben och revnyckel-ben.
Allvarligare skador kan uppkomma då höftbandet glider bort från sitt ordinarie läge över bäckenbenet och i stället drar åt över mjukdelarna i buken, s k "submarining" eller underglidning. Risk för allvarliga bukska-dor föreligger härvid, exempelvis kan njurar, lever, tarmar och mjälte deformeras och slitas sönder.
Ryggen kan skadas genom att axelbanden ger upphov till tryck på axelpartiet, vilket medför att ryggen trycks ned i stolen under kompres-sion av ryggraden. Detta beror främst på att den bakre fästpunkten för rallybältet är placerad för lågt (Aldman, 1962; Fulton, 1966).
Rallybälte kombinerat med vanlig bilstol ger kraftig underglidning av
höftbandet (Aldman, 1962; Ardoino, 1984). Vid kombination med
rallystol, som ger mer stöd åt kroppen, anses dock risken för
underglidning minska (States et al, 1970; Ardoino, 1984).
Ardoino (1984) anser, att fyrpunktsbältets geometri kan medföra att underglidning uppträder (figur 5). Axelbanden tenderar att dra upp hela anordningen när bältet spänner åt, vilket medför att höftbandet dras upp över buken.
Krocktester utförda vid Fiat-Safety-Center i Turin 1983 med trepunkts-bälte resp rallytrepunkts-bälte i kombination med olika stolar, gav till resultat att trepunktsbälte kombinerat med en vanlig bilstol ger det bästa skyddet vid frontalkollision (Ardoino, 1984). I rallybilar förordas sexpunktsbälte, som har två ljumskremmar, vilka håller nere höftbandet.
Figur 5 Krafternas riktning när fyrpunktsbältet belastas. Höftbandet dras upp i buken
(Action of restraint forces, four-point belt. The lap belt slides
into the abdomen)
10
2 MATERIAL OCH METODER
Krocktesterna genomfördes vid VTIs biomekaniska laboratorium. Vid studierna användes en provvagn tillsammans med en instrumenterad antropometrisk docka. Elva krocktester utfördes med olika kombina-tioner av stolar och bälten. Försöken höghastighetsfilmades och fysika-liska registreringar gjordes för varje test.
2.1 Provvagn
Vagnen (vikt 500 kg) accelererades med hjälp av en elmotordriven wire längs en räls mot en betongbarriär.
Vagnen bromsades genom att dess framdel träffade och deformerade ett grovt plattjärn monterat framför barriären. Bromspulsen (retardationens amplitud och varaktighet) bestämdes av järnets bredd och tjocklek.
Mitt på provvagnen placerades en 3 mm tjock plåt. På denna plåt, som skulle motsvara bottenplattan i en bil, monterades stolarna.
I bakre delen monterades ett tvärstag för infästning av axelbanden, medan höftbandet förankrades i plåten.
Framtill på vagnen placerades en träplatta, som fick utgöra stöd för
dockans fötter (figur 6). Lutningen på plattan valdes för att motsvara
golvet i en normal personbil.
2.2 Docka
Den docka som användes är en antropometrisk docka ("part 572") som representerar en SO-percentil man. Detta innebär att hälften av den manliga befolkningen är mindre och lättare än denna docka, medan andra hälften är större och tyngre. Dockans vikt är 74,5 kg.
ll
Kr0ppsmaterialet (huden) är av polyuretanplast medan mjukdelarna be-står av polystyrenskum. Ryggrad och nacke utgörs av gummi och skelettet är uppbyggt av stål. Revben och bröstben består av en mjukare stålsort (fjäderstål).
Dockan är konstruerad för sittande ställning. Armar, ben, händer och fötter går att leda och kan placeras efter önskemål. I dockans huvud, bröst och höft finns utrymme för inmontering av triaxiella
acceleromet-rar.
Figur 6 Provvagn med rallybälte, rallystol och docka
(The trolley equipped with safety harness, racing-car seat and
dummy)
2.3 Val av bälten och stolar
Provningarna utfördes med ett och samma fabrikat på rallybälten,
Klippan, som är ett av de mest förekommande bältesmärkena inom
rallysporten i Sverige. Klippan-bälten kan även förekomma under andra namn på marknaden.
Klippans fyr- och sexpunktsbälten är tillverkade i lågtöjande (töjning :
12%) vävband.
12
Bältena har centrallås samt dubbla justeringar (en främre och en bakre)
på varje axelrem. Infästningarna är försedda med hakbeslag för öglor. Tester utfördes även med trepunktsbälte med upprullningsdon från Volvo
(töjning : 17%), samt med en enklare typ av rallybälte (Klippan) med
normallås tillverkat av töjbart vävband (töjning : 17%).
Olika fabrikat och modeller av stolar har provats i kombination med bältena. Stålrörs- och glasfiberrallystolar med urtag har använts liksom enklare modeller av rallystolar utan urtag. I studierna har även Volvo-stol och rallyVolvo-stol med justerbart ryggstöd provats.
2.4 Uppmätning av stolar med hjälp av H-punktsdocka
De flesta på marknaden förekommande rallystolar har inte reglerbart ryggstöd, varför man får godta den' vinkel mellan sits och rygg som fabrikanten ansett lämplig. De aktuella stolarna har mätts upp med hjälp av en H-punktsdocka, för att undersöka om olika typer och fabrikat av rallystolar har olika lutning på ryggstödet. Andra geometriskajförhållan-den har även studerats, som exempelvis bältesgeometrier, men framför allt har mätningar utförts för att kontrollera att de olika stolarna monterats likartat.
H-punktsdockan (figur 7) är en tredimentionell mätdocka uppbyggd av
förstärkt plast och metall. Dockan kan motsvara 10%, 50% eller 95% av den vuxna manliga befolkningens storlek, medan dess vikt alltid är 76 kg. Under mätningarna har 50-percentil använts.
H-punkten är det teoretiska läget för skärningen mellan över- och underkropp vid sittande ställning. H-punktsdockan används främst som hjälp vid anpassning av stolar/säten i fordon. Fot-, knä höft och ryggvinklar kan mätas med hjälp av mätskalor på dockan.
H-punktsdockan och mätförfarandet finns beskrivet i ECB-Reglemente 14, bilaga 4.
13 10 i 12 \ 13 11 14 0 . 6 . 15
Figur 7 punktsdocka. l. Rygg, 2. Sits, 3. Vertikalaxel, 4. Ben, 5.
H-punkt, 6. Överkroppsvikter, 7. Höftvikt, 8. Lårvikt, 9. Benvikt,
lO. Longitudinell nivå (vattenpass), ll. Transversell nivå (vat-tenpass), 12. Mätskala för ryggvinkel, 13. Mätskala för
höftvin-kel, 14. Mätskala för knävinhöftvin-kel, 15. Mätskala för fotvinkel (H-point machine. l. Back, 2. Seat, 3. Torso reference line,
l+. Leg, 5. I-I-point, 6. Torso weights, 7. Buttock weight, 8. Thigh weight, 9. Leg weight, lO. Longitudinal level, ll. Transverse
level, 12. Back angle level, 13. Hip angle quadrant, 14. Knee
angle quadrant, 15. Foot angle quadrant) "
14
2.5 Fysikaliska registreringar
Elektriska mätningar utfördes för varje test. Mätsystemet och dess funktion framgår av figur 8.
De mätvärden som är av intresse för testet tas upp under de första 300 ms av retardationsförloppet. Förutom de registreringar som beskrivs 1 2.5.1 och 2.5.2 mättes testvagnens hastighet, retardationsförlopp och bromsstra'cka.
ACCELERO- KRAFT- KRAFT- A
METER GIVARE GIVARE
(Kyowa (Lebow (Bofors AS-ZOOTA) 3149) KRG-4) ,r *i J DATAINSAMLING FÖRSTÄRKARE (Betatron) BANDSPELARE
(Philips A14) LAGRING
LP-FILTER (Gepa Difi) TRANSIENTRECORDER (HP 518OA) BEARBETNING DATOR (HP 983OA) PLOTTER (HP 9872A) Figur 8 Mätsystem (Measurement system) VTI RAPPORT 283
15
2.5.1 Kraftmätning
På rallybälten är det främst kraften i axelbanden som är av intresse att
studera, då det är nödvändigt att få ett mått på belastningen på axelpartiet och de bakre infästningspunkterna vid olika kombinationer bälte/stol vid olika bakre infästning av axelbanden.
En speciell typ av kraftgivare (LEBOW 3149) för placering på fri bandlängd användes. Dessa givare mäter direkt dragbelastningarna och registrerar krafter upp till 15 kN.
Vid provningarna med rallybälten placerades en givare på vardera axelbandet mellan dockans axel och bandets bakre infästning. Vid prov-ning med vanligt bilbälte registrerades dragbelastprov-ningen i bandet mellan upprullningsdon och dockans axel.
Under en kollision utsätts kroppen också för vertikala krafter, som kan orsaka ryggskador. För att försöka få ett mått på dessa krafter placera-des två givare (BOFORS KRG-4) mellan underrede och golv, en på var sida i höjd med stolens framkant. Givarna-registrerar kraft med ett mätområde som sträcker sig från -20 till +20 kN.
2.5.2 Accelerationsmätning
Dockan försågs med accelerometrar (KYOWA, AS-ZOOTA) i huvud (CFC 1000 H2), bröst (CFC 180 Hz) och höft (CFC 180 Hz). Dessa givare
registrerar accelerationer 1 x-, y- och z-led. Accelerometrarna mäter
accelerationer från -200 till +200 m/sz. Frekvensområdet är 0 - 2000 H2.
Med hjälp av mätvärdena för acceleration i huvudet kan ett mått på hur stora belastningar huvudet utsatts för beräknas.
l6
Mätvärdet betecknas HIC och definieras som:
Q
J52
2 5
iHIC=Max
(
1
5a dtl'wz't
t2
't1 t
1 _-där, a är resulterande acceleration i g (9,81 m/sz)751 och 752 godtyckligt valda tider från den del av accelerationskurvan för huvudet som har högst amplitud
Ett så lågt HIC-värde som möjligt eftersträvas, och ett värde på 1000 har satts som max toleransgrad för huvudet. Detta värde kritiseras dock
både som för högt och för lågt (Goldsmith and Ommaya, 1983).
HIC-värdet relaterar huvudets skador enbart till effektiv acceleration och varaktigheten hos accelerationspulserna. Dessutom betraktas bara linjär rörelse och värdet beräknas efter test med dockor. Detta medför att HIC-värdet fått mycket kritik om det verkligen är ett sant mått på huvudets toleransnivå (Goldsmith and Ommaya, 1983). Något bra alterna-tiv till HIC-värdet finns dock ej, utan värdet accepteras och används i internationella normer, för provning av skyddssystem för åkande.
2.6 Övriga registreringar
Försöken filmades med en 16 mm höghastighetskamera med en bildfre-kvens av 500 bilder/s. Filmerna användes för att i detalj studera dockans,
stolens och bältets beteende under kollisionen.
Med hjälp av filmen mättes också dockans förflyttning i x-led
(rörelse-riktningen) och z-led (vertikalt). Detta för att få ett mått på hur långt
fram och hur djupt ner dockan kommer med de olika bältena/stolarna.
17
För att, som komplement till övriga registreringar, indikera om höftban-det har förflyttats från sitt läge över bäckenbenet till att trycka över mjukdelarna i buken, har en plastfilm med luftbubblor använts (Roberts
and Lowne, 1984). Två rektanglar (40 x 240 mm2) med 186 bubblor
vardera fästes på dockans kropp från höftbenet upp till revbenen. Efter testen noterades hur många luftbubblor som skadats.
Före och efter varje krocktest har vagn med docka, stol och bälte fotograferats. Efter testen har dockans läge samt skador på stol och bälte noterats.
2.7 Kombination bälte/stol för resp test
Bälte, stol och montering för test 1 - ll framgår av tabell 1. Stolarna finns närmare beskrivna i text och bild i bilaga 1. I bilaga 2 återfinns de olika typerna av bälten som provats.
VTI RAPPORT 283 Pr ov nr Bäi te St oi Ur ta g Mo nt er in g Fyr pun kt Se xp un kt Tr ep un kt s-bäi te Tr ep unkt s-bäi te Fyr pun kt Fyr pun kt Fyr pun kt En ke it fyr pun kt Fyr pun kt Fyr pun kt Fyr pun kt Ce nt ra ii âs Ce nt ra ii ås No rm ai iås No rm ai iås Ce nt ra ii ås Ce nt ra ii ås Ce nt ra ii ås No rm ai iâs Ce nt ra ii ås Ce nt ra ii âs Ce nt ra ii ås OM P st åi rör ra ii ys to i RE CA RO PR OF I gi as -fi be rr ai iys to i VO LV O-st o] CO BR A en ke i ra ii ys to i RE CA RO PR OF I gi as -fi be rr ai iys to i CO BR A en ke i ra ii ys to i OM P fäi ib ar ra ii ys to i RA LL Y-EL IT st åi rör ra ii ys to i RA LL Y-EL IT st åirör ra ii ys to i RA LL Y-EL IT gi as -fi be rr ai iys to i CO BR A st åirör ra ii ys to i Ja Ja Nej Nej Ja Nej Ja Ja Ja Ja Ja Axe ib an de ns ba kr e in fa st ni ng ar pi ac er ad es 0, 6 m ba ko m do ck an s ryg g i höj d me d de ss axi ar (F ig . 9) . Höf tb an de t för an kr ad es ra kt ne d vi d st ol en s si do r (F ig . 10 ). Lut ni ng på st oi en s un de rr ed e: 45 O Se pr ov 1. Lj um sk re mm ar na fäs te s i go ive t sn et t fr am un de r st oi en . Mo nt er in g oc h måt t för bäi te t so m på för ar pi at se n i en VO LV O 24 4. Lut ni ng på st oi en s un de rr ed e: 50 Se pr ov 3 Se pr ov 1 Se pr ov 1 .A xe iban de n in fäs ta so m vi d pr ov 1, Höf tb an de t för an kr ad es sn et t ba kåt vi d si da n om st oi en . (F ig . 11 ). Lut ni ng på st oi en s un de rr ed e: 50 Se pr ov 7. Lut ni ng på st oi en s un de rr ed e: 15 0 Se pr ov 8 Axe ib an de n fäs te s i go ive t 1 m ba ko m do ckan s ryg g. (F ig .1 2) Höf tb an de t in fäs te s so m vi d pr ov 7. Lut ni ng på st oi en s un de rr ed e: 15 °. Kr af ti g iut ni ng på st oi en s si ts oc h un de r-re de . Axe ib an de n för an kr ad es 1, 2 "1 ba ko m do ck an s ryg g i höj d me d de ss axi ar (f ig . 13 ). Lut ni ng på st oi en s un de rr ed e: 15 ° (hAaterial) Tabell 1 Material 18
19
Figur 9 Axelbandens infästning vid test i - 2, 5 - 9
(The anchorage points of the shoulder straps at test 1 - 2, 5 - 9)
Figur 10 Höftbandets förankring vid test 1 - 2, 5 - 6
(The anchorage point of the lap strap at test 1 - 2, 5 - 6)
20
Figur 11 Höftbandets förankring vid test 7 - 11
(The anchorage point of the lap strap at test 7 - ll)
Figur 12 Axelbandens infästning vid test 10
(The anchorage points of the shoulder straps at test 10)
21
Figur 13 Axelbandens infästning vid test 11
(The anchorage points of the shoulder straps at test 11)
22
3 RESULTAT
3.1 Uppmätning med H-punktsdocka
Före varje krocktest uppmättes den aktuella stolen med hjälp av H-punktsdockan. I tabell 2 redovisas resultatet från varje mätning samt
som jämförelse, typiska värden för framsäte i personbil (SAAB 900).
Förutom ryggvinkel är höft-, knä- och fotvinkel angiven för varje mätning.
Tabell 2 Stolar uppmätta med H-punktsdocka
(The geometry of the seats registrated by the H-point machine)
Prov Rygg- H-punkt- Knä- Fot-nr vinkel vinkel vinkel vinkel
Vertikalt Lutad
1
21°
70°
91°
117°
120°
2
25°
63°
88°
114°
116°
3
24°
69°
93°y
110°
113°
4
31°
61°
92°
110°
111°
5
25°
63°
88°
114°
116°
5
32°
61°
93°
107°
110°
7
25°
62°
87°
105O
115°
8
25°
70°
95°
107°
112°
9
25°
70°
95°
107°
112°
10
34°
62°
96°
115°
116°
11
26°
68°
94°
105°
113°
Fram-ÃÃÃE
26°
69°
95°
118°
120°
900
Av tabellen framgår att ryggvinkeln (vinkeln mellan horisontalplanet och ryggen) ligger kring 250 utom för stolarna i test 4, 6 och 10 där lutningen är betydligt större. Test 4 och 6 är utförda med samma typ av stol
(COBRA, enkel rallystol) medan test 10 är utfört med en böjlig
glasfiber-stol.
23
För höftvinkeln är två värden angivna, dels vertikalt dels "lutad". Med vertikalt menas att dockan sitter rakt ,upp i stolen (med vertikalaxeln vinkelrät mot horisontalaxeln) och med "lutad" menas att dockan sitter lutad mot stolens ryggstöd. Värdet för vertikalt plus värdet för ryggvin-keln ger värdet för "lutad".
Ett lågt värde på höftvinkel vertikalt visar att stolens sits är vinklad nedåt/bakåt. Detta medför att man sitter djupare ner i stolen. Att
stolsitsen är vinklad beror dels på stolens uppbyggnad (bl a stoppning)
dels på underredets lutning.
Stolarna i test 2, 4, 5, 6, 7 och 10 ger lägst värde på höftvinkel vertikalt
och dessa har mindre stoppning i sitsens bakre del än övriga stolar. Vid test 2, 5 och lO har glasfiberstol använts, som vanligtvis är minimalt stoppad.
. Knävinkeln varierar från 1050 till 1180. Detta värde kan vara något lägre för de stolar som har mycket stoppning framtill på sitsen. Vinkeln mellan över- och underben (yttervinkeln mäts) hos dockan rätas ut något då stolen har kraftig, kompakt stoppning på sittdynans främre del.
Dockans fötter är för samtliga test placerade på en platta med lutning som motsvarar golvet i en personbil. Fotvinkeln varierar mellan 1100 och
1200-Generellt kan sägas att stålrörsrallystolar och vanliga bilstolar ger ungefär samma värden vid uppmätning med H-punktsdocka. Glasfiber-stolarna samt den enkla rallystolen har större lutning på rygg och sits än övriga stolar, vilket medför att man sitter djupare ner i stolen.
'24
3.2 Bromsguls
Test 1 utfördes med en enligt ISO 262E DRAFT STANDARD - SAFETY HARNESS angiven bromspuls för dynamisk provning av rallybälten. ISO 262E utgör främst rekommendationer för provning av bältets håll-fasthet.
Figur 14 visar provvagnens retardationsförlopp för test 1 (plattjärnets bredd: 120 mm; tjocklek: 20 mm). Retardationspulsens toppvärde ligger
på 320 m/s2 (32g) och dess medelvärde kring 250 m/s2 (25g). Kollisions-hastigheten var 50 km/h.
Resultatet från test 1 visade att huvud, bröst och höft utsatts för stora
accelerationer, vilket dessutom medförde en så kraftig huvudrekyl att dockans hals skadades så allvarligt att den fick bytas ut. Detta tillsam-mans med andra skador på docka, stol och bälte medförde att en svagare
krockpuls valdes för övriga tester (figur 15).
Bromspulsen för test 2 - ll är något lägre än i test 1 och motsvarar pulsen angiven i ECE REGLEMENTE 16 för dynamisk provning av bilbälten. Denna puls simulerar en kollision med en bil med styv front. En sammanställning över provvagnens retardationsförlopp för test 2 -ll återges i figur l6, där kurvorna är plottade över varandra (plattjärnets bredd: 100 mm; tjocklek: 20 mm). Retardationspulsens toppvärde ligger
på 270 m/s2 (27g) och dess medelvärde kring 220 m/s2 (22g).
Kollisions-hastigheten låg kring 50 km/h för samtliga tester.
25
2 /S
)5
00
40 0 3 0 0Ac
ce
le
ra
ti
on
(m
2 00 10 0A M!
0 40
Wzo
Figur 14 Retardationsförlopp för test 1 (Deceleration curve, test 1)
160 200
Figur 15 Provvagn med docka, stol och bälte efter test 1 (The assembly after test 1)
VTI RAPPORT 283
240 280
26 50 0 4 0 0 30 0
Ac
ce
le
ra
ti
on
(m
ls
z)
20
0
10 00
40
160
200
240
280
Tid (ms) Figur 16 Retardationsförlopp för test 2 - ll(Deceleration curves, test 2 - 11)
3.3 Dockans rörelse under kollisionen
Vid kollisionsögonblicket börjar dockans överkropp röra sig framåt och fortsätter så tills bältet bromsar upp rörelsen.
På grund av elasticitet i bältet uppkommer en rekylverkan, vilket medför att dockan kastas bakåt och nedåt i stolen. Härvid utsätts främst huvudet för stora accelerataioner.
Om inte höftbandet motverkar vidare rörelse glider dockan ner i stolen och intar ett slutläge i liggande ställning. Höftbandet spänner då åt över
mjukdelarna i buken och underglidning har uppstått (figur 17).
27
Figur 17 Exempel på underglidning
(Submarining)
3.4 Resultatsammanställning
En sammanställning över mätdata från samtliga tester finns i tabell 3.
För acceleration i huvud, bröst och höft är toppvärden angivna i x-,
y-och z-led samt för resultanten. Även för vertikalkrafter registrerade
under stolen (Fl, F2) och för bandkrafter (F3, F4) är toppvärden angivna.
I bilaga 3 återfinns kurvorna för acceleration och kraft registrerade
under retardationsförloppet. Accelerationerna i bilagorna är enligt praxis
inom biomekaniken angivna i g (9,81 m/sz) i stället för i m/sz. m/s2 är
den härledda SI-enheten för acceleration.
28
Tabell 3 Mätdata från krocktesterna
(Measuring data from the tests)
ACCELERATION (m/SZ)
Prov Huvud Bröst Höft
nr X Y Z RES X Y Z RES X Y Z RES
1 _ _ _ _ _. _ _ .. _ _ _ _ 2 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 500 140 370 530 360 160 220 370 290 130 360 430 4 560 250 510 660 390 190 260 440 220 80 440 470 5 1010 230 1040 1450 * 460 250 140 470 200 70 390 400 6 1030 250 870 1340 510 80 120 510 200 90 360 370 7 660 200 590 720 580 90 210 590 280 80 470 470 8 400 110 410 470 450 120 430 480 160 90 560 580 9 1030 240 650 1230 500 90 250 510 310 70 470 470 10 550 90 420 620 380 120 250 390 160 90 440 440 11 1010 250 530 1140 420 90 240 430 180 80 390 400 KRAFT (kN)
Under Axe1- FÖRFLYTT- _2, BUBBLOR
Prov sto] band NING (m-10 )
Anta] nr F1 F2 F3 F4 X Z sönder HIC 1 3,2 3,2 5,5 5,4 34 29 134 -2 3,8 3,3 5,7 5,7 31 14 91 -3 3,9 4,4 7,5 - 53 37 64 1001 4 6,7 5,8 7,7 - 55 30 122 905 5 - - 5,3 5,2 32 24 166 2146 6 - - 4,9 5,6 37 26 206 2704 7 4,5 3,3 7,1 6,3 43 35 - 1670 8 7,5 6,2 3,9 5,1 58 28 140 318 9 4,4 3,5 4,5 5,0 38 29 146 2198 10 6,4 5,3 3,5 3,1 47 27 104 633 11 2,9 3,8 3,8 4,6 37 29 184 2153 VTI RAPPORT 283
29
För test 1 och 2 fungerade ej mätutrustningen tillfredsställande för accelerationsmätning på grund av kabelbrott. Resultaten är därmed ej tillförlitliga och redovisas ej. Däremot kan jämförelsen över dockans rörelsemönster under retardationen göras för samtliga tester genom stu-dier av höghastighetsfilmen.
Mätvärdena för övriga tester kan jämföras med värdena för test 3
(trepunktsbälte, Volvostol) för att få en uppfattning om hur det ser ut i
"normalfallet".
Av mätresultatet från tabell 3 och genom iakttagelser på filmen framgår
att dockans huvud har utsatts för minst belastning vid test 3, 4, 8 och 10 (3. Trepunktsbälte - Volvostol; 4. Trepunktsbälte - enkel rallystol; 8.
En-kelt fyrpunktsbälte - stålrörsrallystol; lO. Fyrpunktsbälte - glasfiber rallystol).
Dessa tester visar lägst värden för huvudacceleration i x- och z-led
(värdena för y-led är över lag små) samt acceptabla HIC-värden (HIC :
1000 är max toleransgrad för huvudet).
Under retardationsförloppet för övriga tester har dockan kastats tillbaka i stolen och slagit i huvudet i stolsryggen. Denna rekylverkan har ej uppstått vid test 3, 4, 8 och 10, vilket förklarar de lägre värdena på acceleration och HIC.
Dockans överkropp har förflyttats längre fram (förflyttning i x-led) vid
test 3, 4, 8 och 10 än vid övriga tester. Rekylverkan som dockan (främst
huvudet) utsätts för blir härvid mindre.
Bältesband med hög töjning (17%) har använts i test 3, 4 och 8. Detta kan
förklara den något längre förflyttningssträckan framåt som dessa tester visar gentemot övriga tester. Under retardationsförloppet för test 8 släppte axelbanden på grund av att de främre reglerdonen spräcktes, vilket ytterligare medförde lång förflyttning framåt för dockans över-kropp.
30
Bröstet och höften utsattes för mycket lägre accelerationer än huvudet. Resulterande acceleration för bröstet låg mellan 400 och 600 m/s2 (#0 och 60 g) för samtliga prov, vilket är acceptabelt enligt biomekaniska toleransgränser, där resulterande acceleration för bröstet är angiven till
max 600 m/s2 (60 g) om tidsrymden för pulsens varaktighet är i 3 ms (Sievert, 1979). Är pulsens varaktighet kortare än 3 ms kan högre värden
än 600 m/s2 (60 g) godtas (Faeber et al, 1979).
Test 2, utfört med sexpunktsbälte, visar låga värden på förflyttning både i x- och z-led. Detta förklaras med att sexpunktsbältet är utrustat med ljumskremmar, vars funktion är att bättre hålla fast dockan i stolen samt förhindra underglidning. För övriga tester är förflyttningen i z-led ungefär densamma.
Under stolens framparti registrerades de vertikala krafter som uppstod
under kollisionen (F1, F2). Detta för att få ett mått på hur stor
komprimerande kraft ryggen utsattes för.
Eftersom dockans rygg i oväntat stor utsträckning ändrade riktning under kollisionen till följd av underglidning medförde detta att tyngdpunkten förflyttades framåt och därmed kan de uppmätta värdena på F1 och F2 ej vara ett mått på den kraft dockans rygg utsattes för.
Kurvorna för F1 och F2 utgörs av en positiv och en negativ t0pp, vilket kan hänföras till överkroppens förflyttning först framåt och sedan bakåt då huvudet på grund av rekylverkan slår i ryggstödet och spräcker detta. Vid test 3, 4, 8 och 10 utgörs kraftkurvorna bara av en topp (med hög amplitud) vilket kan bero på att ingen kraftig rekylverkan uppkom vid dessa test och därmed ingen underglidning.
Dockan satt kvar vid test 8 beroende på att axelbanden lossade efter halva förloppet, vilket medförde att höftbandet ej gled upp i magen utan spände åt över bäckenbenet. Glasfiberstolen som användes vid test 10 har stor lutning på rygg och sits, vilket innebar att dockan satt djupt ned i stolen och kunde därmed ej glida fram med höftpartiet.
3l
Kraften registrerad i axelbanden (F3, F4) är ett mått på kraften i
infästningspunkterna samt på hur stor belastning dockans axelparti utsatts för. Kraftvärdena är över lag av samma storleksordning för samtliga krocktester. De olika placeringarna av höftbandets och axelban-dens infästningspunkter gav ingen märkbar skillnad.
Genom iakttagelser av höftbandets läge på dockan efter testerna samt
jämförelser med filmen visade test 2, 3, 4, 8 och 10 minst
underglid-ningstendenser. Vid övriga tester uppkom kraftig underglidning av
höft-bandet.
Sammanfattningsvis kan sägas att förutom test 3 utfört med trepunkts-bälte och Volvostol har test 4, 8 och 10 acceptabla värden. Underglidning av höftbandet och kraftiga huvudrekyler har ej uppstått vid dessa tester. Skador har dock uppkommit på bälte och stol. Vid test 8 lossade bältets axelband och vid test 4 och 10 utsattes stolen för stora deformationer. I tabell 4 redovisas underglidning, slutläge samt skador på docka, stol och bälte för varje krocktest.
32
Tabell 4 Underglidning, slutläge samt skador på docka och material (Submarining, final position and damages at the dummy and the niaterial)
Prov Under- Siutiäge Anmärknin nr giidning för dockan 9
1 Ja Liggande Skada på dockan i hais och vänster axei Deformationer i stoiens sidor
2 Nej Haiviiggande Ljumskremmarna hårt spända Visst giapp i dess infästningar 3 Nej Haiviiggande Töjningsskador på bandet
Uppruiiningsdon och 1ås fungerar ej tiiifredsstäiiande
Deformation av stoiens underrede 4 Nej Haiviiggande Töjningsskador på bandet
Uppruiiningsdon och 1ås fungerar ej ti11fredsstä11ande
Stora deformationer i stoiens sidor och rygg
5 Ja Liggande
-6 Ja Liggande Deformationer i stoiens sits och sidor Piaywoodskiva i stoiens rygg knäcktes 7 Ja Liggande Ryggstödets iutning ändrades
Justeringsanordningen för regiering av ryggstöd skadad
8 Nej Sittande Axeibandens främre regierdon spräcktes, viiket medförde att axeibanden iossade Höftbandet hö11 fast dockan
Töjningsskador på höftbandet 9 Ja Ha1v1iggande
-10 Nej Sittande Stora beiastningar på stoien medförde sprickor i rygg och underrede
Stoiens rygg böjdes framåt och bakåt med dockans röreise
11 Ja Liggande Deformationer i stoiens sidor och rygg Piaywoodskiva i stoiens rygg knäcktes
33
4 DISKUSSION
Studien utfördes för att få ett jämförelsematerial av skyddsnivån vid fontalkollisioner mellan å ena sidan trepunktsbälte i kombination med vanlig personbilsstol och å andra sidan rallybälten (främst fyrpunkts- och sexpunktsbälten) i kombination med olika rallystolar. Studien avsåg även att genom olika mätmetoder försöka kvantifiera riskerna för underglid-ning och ryggradskompression som tidigare bl a framförts av Aldman
(1962) och Ardoino (1984) samt att finna om olika kombinationer av
bälten/stolar eller olika montering av dessa påverkade dessa risker. Flertalet av de i studien använda mätmetoderna inklusive granskningen av höghastighetsfilmningen uppvisade de bästa resultaten för test 3, 4, 8 och 10, dvs trepunktsbälte, fyrpunktsbälte med större töjning än normalt och fyrpunktsbälte kombinerat med en vinklad glasfiberstol. Resultaten ger således belägg för att risk finns för underglidning och/eller ryggrads-kompression vid frontalkollision och användning av rallybälten.
Orsakerna till underglidning kan variera. Testerna har visat att det stora problemet utgörs av kraften i axelbanden, som drar upp höftbandet och på så vis tillåter kroppen att glida ner under höftbandet. Vid detta för10pp torde inte risken för ryggradskompression vara särskilt stor. För att förhindra underglidning i rallystol med fyrpunktsbälte måste sittytan antingen genom kraftigare vinkling eller genom en fördjupning fås att ta upp mer energi samtidigt som höftbandet inte får glida upp genom kraftpåverkan från axelbanden.
Dagens sexpunktsbälten löser underglidningsproblemet genom att höft-bandet hålls kvar på rätt plats. Här flyttas istället problemet till axlarna och risken för ryggradskompression. För att minska denna risk borde en positiv effekt fås genom att välja en annan typ av axelband. Lämpligen skulle axelband provas, som tillsammans medger ungefär lika stor töjning som axelbandet hos det vanliga bilbältet, utan att för den skull riskera att islag i bilens inre _strukturer uppstår.
34
I vissa moderna bilar finns ett skydd framför knäna, som troligen skulle förhindrat eller reducerat de kraftiga underglidningar som registrerades. Risken skulle då öka för knä/benskador, eftersom knäna skulle ta upp stora krafter.
Genom att välja axelband som medger större töjning (plastiskt material) skulle även de stora accelerationerna i huvudet och rekylen av huvudet kunna reduceras. För att erhålla samma skydd vid en frontalkollision med rallybälte som med trepunktsbälte måste modifieringar således göras på
bälte och stol.
I test 10 användes en glasfiberstol som genom sin elasticitet till viss del följde förarens kropp framåt och kunde härigenom ta upp en del energi under rekylförloppet. Detta kan vara en anledning till det gynsamma förloppet för test 10.
I! samband med att en vidareutveckling görs av bälten/stolar bör den följas av enutvärdering genom nya krocktester och härvid bör även vissa modifieringar vidtagas på registreringssidan.
Dockans rörelsemönster varierade i de olika testerna en hel del till följd
av underglidningar mm. Detta gör, att vissa av de valda mätmetoderna ej direkt blir jämförbara. Huvudets rörelsemönster blir en följd av krop-pens, varför de registrerade huvudaccelerationerna till viss del är påverkade av huvudets vridning.
Genom att mäta krafterna i vertikalled under stolen avsågs att få ett indirekt mått på ryggradskompressionen, men även här påverkas
mätre-sultaten av dockans varierande tyngdpunktsförflyttning.
För att kunna studera olika lösningars effekt på ryggradskompressionen måste troligen en direkt mätning göras på dockans ryggrad genom en registrering av kraft eller töjning.
De plastbubblor som klistrades på dockans buk avsåg att kvantifiera underglidningen och har tidigare beskrivits av Roberts and Lowne (1984).
35
Metoden utföll dock inte helt till belåtenhet, varför tryckgivare appli-cerade på dockans höftbenskam istället bör användas.
4.1 Slutsatser
Rallybälten har i föreliggande studie visat sig ge ett sämre skydd än trepunktsbälten vid frontalkollisioner, med stor risk för användaren att
skadas i huvud, buk Och rygg.
Rallybältenas geometri utgör stor risk för underglidning och därvid bukskador. Vissa typer av låsanordningar har även visat sig kunna ge upphov till ytterligare bukskador, genom att det kraftiga, hårda central-låset och bandens låsklingor skär in i huden. Axelbandens låga töjning medverkar till att en kraftig rekylverkan uppstår på huvudet. Bältets kontruktion medför att axelparti, revben och ryggrad kan belastas skadligt.
Utifrån studien bör rallybälten i nuvarande utformning inte rekommende-ras för bruk i allmän trafik, där risken för frontalkollisioner är betydligt större än i rallysammanhang.
Inom rallysporten, där bältets funktion främst är att i alla situationer hålla kvar användaren i stolen, kan rallybältet uppfylla sitt syfte, men en vidareutveckling av bälte och stol skulle kunna öka säkerheten inom
sporten.
36
REFERENSER
Aldman, B. (1962). Biodynamic studies on impact protection. Acta
Physiologica Scandinavia, Vol 56, Suppl. 192, Stockholm.
Ardoino, P.L. (1984). Dynamics of the belted occupant, implications for protection. In: Aldman, B. and Chapon, A. (eds). The biomechanics of impact trauma. International Center for Transportation Studies. Elsevier
Science Publishers, Amsterdam.
Faeber, E., Gülich, H-A., Heger, A. und Rüter, G. (1976).
Biomecha-nische Belastungsgrenzen, Heft 3. Bundesanstalt für Strassenwesen, Köln.
Fulton, J.L. (1966). Seat belts versus shoulder harness. SAE technical paper series, 660536.
Goldsmith, W. and Ommaya, A.K. (1984). Head and neck injury criteria
and tolerance levels. In: Aldman, B. and Chapon, A. (eds). The
biomech-anics of impact trauma. International Center for Transportation Studies.
Elsevier Science Publishers, Amsterdam.
ISO (1984). Draft standard-safety harness. ISO/TC 22/SC lZ/WG AD
HOC NI lE.
Roberts, A.K. and Lowne, R.W. (1984). An abdominal penetration detec-tor for TNO child dummies. Transport and Road Research Laboradetec-tory. Supplementary report 827, Crowthorne, Berkshire.
Sabey, B.E., Grant, B.E. and Hobbs, C.A. (1977). Alleviation of injuries
by use of seat belts. Proceedings of the 6th International conference of
the International Association for Accident in Traffic Medicine, Melburne
pp. 480-488.
Sievert, W. (1979). Kenntnisstand der Biomechanischen Grenzwerte. In:
Innere Sicherheit im Kraftfahrzeug. TüV-Reinland, Köln.
States, J.D. and Ryon, D. (1969). Restraint systems in racing accidents.
SAE technical paper series, 690246. .
States, J.D., Snively, G. and Fenner, H.A. (1970). The medical aspects of
driver protection systems and devices developed through automobile racing. SAE technical paper series, 700660.
Svenska Rallyreglementet (1984). Svenska Bilsportförbundet, Stockholm. Trafiksäkerhetsverkets författningssamling (1982). Regler om bilbälten i personbil och lätt lastbil. TSVFS 1982:77.
Williams, 3.5. (1970). The nature of seat belt injuries. Proceedings of the
14th Stapp Car Crash Conference, Michigan, 700896, pp. 44-65.
bilaga 1
Sid 1 (5)
STOLAR
lO.
ll.
OMP stålrörsrallystol. Uppbyggd på stålrörsstomme med runda- och fyrkantrör. Botten av gummiväv med resâr. Skumgummistoppning. Klädsel: ruggad polyester. Vikt: 5,6 kg. Urtag för fyrpunktsbälte. RECARO PROFI glasfiberrallystol. Tillverkad av glasfiberarmerad plast. Minimal, hård stoppning. Klädsel: brandhärdig velour. Vikt: 7 kg. Urtag för sexpunktsbälte.
VOLVO-STOL. 240-serien.
COBRA enkel rallystol. Uppbyggd på stålrörsstomme med runda och fyrkantrör. Botten av gummiväv med resår. Plywoodskiva i ryggen. Skumgummistoppning. Klädsel: Polyester. Inga urtag för bältesban-den.
RECARO PROFI glasfiberrallystol. Se prov 2. COBRA enkel rallystol. Se prov 4. Klädsel: Galon. OMP stålrörsrallystol.. Se prov i. Reglerbart ryggstöd.
RALLY-ELIT stålrörsrallystol. Uppbygd på stålrörsstomme med fyr-kantrör. Plywoodskiva i botten. Högt integrerat nackstöd. Hård stoppning. Klädsel: galon utvändigt, flamhämmande tyg invändigt. Urtag för fyrpunktsbälte.
RALLY-ELIT stålrörsrallystol. Se prov 8.
RALLY-ELIT GLASFIBERRALLYSTOL. Uppbyggd på glasfiber, ar-merad med kevlar. Böjlig och flexibel i sin konstruktion. Minimal, hård stoppning. Klädsel: Flamhämmande tyg. Vikt 3 kg. Urtag för sexpunktsbälte.
COBRA stålrörsrallystol. Uppbyggd på stålrörsstomme med runda-och fyrkantrör. PlywOodskiva i rygg runda-och botten. Skumgummistopp-ning. Klädsel: Ruggad polyester. Urtag för sexpunktsbälte.
Bilaga 1 Sid 2
Test 1 OMP stålrörsrallystol
Test 2 och 5 RECARO PROFI glasfiberrallystol
buaga 1 Sid 3
Test 4 och 6 COBRA enkel rallystol
Test 7 OMP stålrörsrallystol, reglerbart ryggstöd
Bilaga 1 Sid 4
orsrallystol
ELIT stålr Test 8 och 9
RALLY-Test 10 RALLY-ELIT glasfiberrallystol
buaga 1 Sid 5
Test ll COBRA stålrörsrallystol
Bilaga 2 Sid 1 (2)
KLIPPANS RALLYBÃLTEN
Enkelt rallybälte med normallås
Fyrpunktsbälte med centrallås
Duaga 4 Sid 2
Sexpunktsbälte med centrallås
TEST l
KRATW'INNTA
bilaga 3Sid 1 (11)
OO KR AF T (K N) MAX Fl: 3.2 KN 'MAX F2: 3.2 K'NMAX F3: 5.5 KN
MAX Fu: 5.4 KN
VTI RAPPORT 283 I I j 12(1)
TID (MS)
Dlldäd 3 Sid 2 TEST 2
KRAFT DATA
OO KR AF -T (K N)MAX Fl: 3.8 KN
52t:7äl:\k\
MAX E2: 3.3 KN
H_rq::§
A13;
MAX F3: 5.7 KN
N...MAX Fu: 5.7 KN
_Q_ 1 1 W T 4 7 ä i I0
100
2G)
TID (MS)
VTI RAPPORT 283Bilaga 3
Sid 3 TEST 3
HW DATA BROST DÅTA
: i
5." '
:ä 5%_
§3'
'R
5% 8* S- MAX g: 50 t:-H : XD JJ» XD LM M MAX 9 36 VW V V W W02.
R-E_MAX g: -1A
Y D9*-
va 7; VAWWA *AVN-'1 -MAX g: '16
R.. 8.. D MAX g: 37 '-1- M M MAX g; -22 2.: ;var MWVJIU
0
0
ser 8-. C3u; E'LML MAX 9' 53 g* MAXg: 37
E D -w 1 i 1 1 1 1 I T I _1 7 D .AVN-AN 1 v w I I 1 W l 1 T W O 100 200' D 5) 0 100 200 110 (M3) Hm DATA mn DATA .E -' O -ä; R_8- //\/\ i 300 '-l åk _. /\ T \ rg MAX - 29 Lo C)- | 9. '-1 (.\ v .-X_;> j NVI\ m 1
_
vw
J
R_ m _ 8 ' MAX Fl: 3.9KN 92.- m MAX g: 13 F ;12- MAX F2: AA KN YD *V11 L 4 A 4--0 1,mvw MW
\
.I CD 5%- °° -sa- N-54- MAX g: 36 no-2 0 ...M W m I 'VV T V _ fx :r _ 5%- x m 8-W < N_ MAX F3: 7.5 KN 'Du' h g: ._1-g; WW FLFA*1 *r i T W T ä 1 T 7 *T V D *Lun* 'rA '1A 'vill T ' ' ' ' I I
0 100 200 TID 045) 0 100 200 110 (mg)
Bilaga 3 Sid 4 TEST 4 BRÖST DATA AC C(9 ) A R.. FJ* I MAX g: 56 53' i .
A
XD L M
m
M
MAX g. 39
8.. W 9= 25 9 m MAX '9: 19 M 4 A Y G .AA M A AM .AAA ' V ' W v' vv MAX 9: -262'
1
<?
/_ . _ . DMF
P.
á
MAX 9: 51 Z; Å Adm/1 NV M 8-.
sad
M
MAX g: 66 .9- W MAX g: AA go Loa 100 200 TID (MS) 0 m 200 D (MS) (9 ) AC C . WA MAX 9: 22 D .. A L\ M Jm AAA m .. MAX F :6.7 KN _ l MAX 9. 8 H_ MAX F2: 5.8 KNAW WAV/LAURA 4
W *raw*VAVWA
N
X 0"» MAX 9: A LD_ men; *M AMA*Mmm mN
N- MAX F3: 7.7 KN MAX 9: A7 '_47MW B'FL*__D .1: A AAA AAA MAA.
T v' 1 1 I T T 1 j 1
1 W T 1 I j I 1 T 1 I
lCU ?CU TID (MS) 0 lm KI) TID (NB)
Bilaga 3
Sid 5
TEST 5
kun DATA BRÖST DATA
; d 3 '
å 9*
53- g-XS MAX 9: '101 9-1- A g: D X 9 RJ"A
-R- R-8- g_ 9' MAX g; -23 3' MAX g: 25 Yo YO A A L 4 -M 'W""WMV' V WVV vw
R_ R_ 8- 8.. 9*- MAX g: 10a 9-ZD Z A MAX 9: 114 Q v'VAvAV N V W v R- R-8- 8-. _2._ . V3 91" MAX 9. 145 Q MAX 9. A7 ä Q '7 7 T T 1 1 I I 1 v 1 1 D vi 1 1 j 7 0 100 v 'HCFT DATA KRAFT DATA
A m -2:. A*3. L) V00 _. å R" (E:
8«
&N-o_ MAX 9: 20 LD -V V V V M] 3 'Ä R_ M -1 8' N " 9_ 'MAX q: 7 H_ Fl,F2 YO UWWAV '(qfkvnv L*vv w 7' VWm 4 4 . .A 4-; 01 5%- °°-8- '\" g.. MAX 9: 39 '-0-2 D A [L - L A i W' W 4 :r -R- -_ (NI-4 R MAX g. 0 MAX F3: 5.3 KN.2.
W
.
BE_
MAX Fu: 5.2 KN
D i] vv U 7 I I
0 100 200 TID (re) 0 100 200 TID (rs)
VTI RAPPORT 283
Bilaga 3
Sid 6 TEST 6
Hus/dn DATA Ä BRDST DATA
3 -
i? '
:[23 R- ån
-R- R_
S- MAX 9:. -103 Q." . MAX 9: 51
XD Mum' A X D VA' M AVAW
R_
R_
M V
8- 8'
D-J , _25 S' 92 '8
H 9.
Y
Y D .um.vanvrAQW . A v. 4 a'mv D anawnum AVAVMVAWWAVÅVA\
R_ R.. 53- 8' 9! .
2 D A A
M
l m A A
Z; vnwVLv/LVAV.
MMA/mg,
w '
W W ' V '" V
WW
R-w saa 8* . > , -D- VAX : 51 V3 9. MAX 9. nu Q* ' 9 g I 1 I I *1 T 1 I 1' 1 F 7 D I T 1 T I 1 I 1 T ' j 1U 100 HI) TID (MS) 0 1(1) 2a] 11D (MS)
HUFT DATA KRAFT DATA
g .J C .. LS §00
:s 5:'
-8-1 åN .J 2- MAX 9: 20 "'o .. X D .avI A :DV
W
W'
.. :r _ R' M .. 8- N -§3_ MAX 9: 9 .-1 _ Y :3 5 F 13 4 §gw_\/4 . \ FLFz-xz -4 W Ch -52- X 00_ 8- - vx.. 53.. vx MAX g: 36 LD.. 20 M. ' m [LL . 1 .
V' V
WW
_
V
-
:Ä
R* m_ 93' N- MAX F3: u.9 KN USD. MAX g: 37 H_ MAX Fu: 5.5 KNH 1
0 100 200 TID om 0 ' _100 .. 200 'HD (V6)
VTI RAPPORT 283
Bilaga 3
Sid 7 TEST 7
HUVUD DATA BRÖST DATA A
:E: -J
.-gg se_
gå_
8- 53-* X9." MAX 9: 66 2- /\ Ä MAX 9: 58 o VA_V m XD LA ' X Y W R* R.. 53- R-9" MAX g: -20 9 MAX g: 9L;
Y c *WMA A M
Mm-R.. R4 53- 53-G Sd ZDV
A 4V
v
AW 2;V v
.AAV -I -A R- R-Q* 8-v3 94 MAX 9: 72 -91-1 W MAX 9: 59 E D 1' W i T I 1 I T 1 T _1' I O AV 7 U I I I I 1 ' 1 ' 1 ' 0 lm 2(1) TID (MS) 0 m ZCD TID (MS)HOFT DATA KRALT DATA
i; -
A05 1
Q R' å 'se-
êm A
D_ g: Lo _ XQ "51L VL/_.AAw WA :ÅF/dv m .. :r _ R- M ... 8' ' MAX Fl: 14.5 KN 9-1- MAX 9: -8 H- MAX _F2: 3.3 KN Yo 'vvvA M . A:v ViA -ILVV WVV4 M F11: dv' _ CD 9-°°-sa-
-91" MAX 9: 47 o-Z D m A*v
_ 3.R-
m-8... N- MAX F3: 7.1 KN'53." MAX 9: 47 ... MAX Fu: 6.3 KN
o Bi: A_
0 lm 2(1) TID (V5) D lm 2G] TID (VG)
VTI RAPPORT 283
Bilaga 3
Sid 8 TEST 8
HlNUD DATA BRDST DATA
3 * 3. d '53 9* ;da-8« 52-X9' MAX g: 140 WW MAX 9: 1-15 c; A4 i _v ' 1 _ W U R* R-8- 5.2_ Ey /\ MAX g: 11 9- fm MAX g: 12 Yo -'W'W1- . Wn v V W4.... vw-Vvv-A YO V VV V4-:.MAAJAA WD 11.11UWVVVUWJWn. R.. R.. 8- se-O 9... MAX 9: -LI3
H-
fW MAX g: 1
APA
WW
E_ . ' Å.: .. 7 kr* .. . f 524 R-8- 8-MAX 9: A8 (IS 9 MAX g: A7 §9 M E D WLVVV T *W T T T T I 'J 7 T T 1 D 'I 7 1 T I ' T U 1 V j 7 0 100 200 TID (m) 0 100 200 TID (ns)Hm DATA KRAFT DATA
ê «
m
-52-
g
-D_ M MAX g: 16 Lo .-4 _. :LM'AV- I m A :T .-R" M_ 8' N -§3_ MAX g: 9 H_ 7.5 KN MAX FZ: 6.2 KN Y D 'AVÅJWMVI\U ,X 'Af JT W4 > VA A _ U, V\/ R- °°-23- vx_ 9._ M MAX g: 56 .0-29 A.. J 7.... m _ V W - :-R- M.. 8_ N_ MAX F3: 3.9 KNMAX g: 58 _ MAX Fu: 5.1 KN
.2. "'41 D
1 v 1 1 1 I 1 i är 1 1 1 L 7-* , 1, v ;4 Avwv'vavá 1 1 I j
0 100 ZCD TID (PS) 0 100 2G) TID (VG)
282 .L HO dd VH LLA (S4 )( Ill 002 (IJ T 0 (914 )( HJ. CDZ LIJ T 0 L L g 1 1 L L U_ ' L L L 1 1- v-v A; AA 'vw- 1 L bar a W d "i-NN D'S :'73 xvu .i 07 =6 wi -N M 53 'h NXS
/R
v m f kV !t h XVN :5 U? "05 [H er /J mm m w" U (W vr U V wx/ GÅ Nn 5'2 55:] XW -H 1: sX W_ -E m :U M M» .8"-°
A
A ' A *vx*
VW
wx
XVW :5 IS 0(SW )G IL 00z OUT O (SW )U U. (D7 , (II 0 1 A L 1 I L 1 I I . l . L 1 . LO a *NV Gå ;at :6 m XVN :5 IS
E
'6
2
b
L
xê
/
>
N AA r c V 1' w ' / 2 59 =6 wiW»5
wi
=s
sz-4
åz
' d o åo i o >.'v'
'va
*vr
w'vw
v
6-: 5'X VN ' *78 -:5 XVN{
ä
3,ä
4?
år,
2
.2i;
§
E
E.
G. d s d zöt aé.,
E g\
:I
5
X 05 :5 XVN .-0 :X zor-=5 wi VW U \ oåo ko 'r o -8 2 (5) '33 V (5) '3 rVLV CI (IH /WH 8 808 G1 VLV 6. LSE LL 6P IS 391 29 19
bllaga j
Sid 10 TEST lO
HUVUD DATA .h BRDST DATA
W E -1 :5: -4 ' ej
g 5%.
254-8- g_ ,9. D. MAX 9: 38 MAX 9: 55 F* XD AL X o W ' TV V \,\\d 55%- R-8" 8-VAX : 12 Y? MAX g: 9 9' M ' 9
D vv VVVVAMJAA vA mvvvvAllAAÅJL_wv YD vaVvA, A 1 (L.v - n ALLA
q T R. R_ 8A o MAX 9: -25 2"' MAX g: A2 D A U R- \' E?-.. X : 9 a; 9 MAX g: 62 "A 9 3 E D 1 f 1 T 7 1 1 1 1 j 1 V W Y
0 lCI) 2(1) TID (MS) gm TID (M3)
Hm DATA
å -
m
-Q R"
3°° d
53" åx ..?MW/AN
MAX 16
D '
XD I v M 1-» U'\ - WW _ z -R_ m _ 8' m - MAX Fl: 6.14 KM 9_ 'MAX|9:_9 H_ MAX F2: 5.3 KNY c: WAVmVAVA%vLA:QV4. AJLW FLE
-
m
M
8- °°-8- vx_ _9_ MAX 9: 1414 up.. ZO NÄL/hm.- . m 7 V W' I. J' -52- m_ R... N... . MAX 9; nu MAX F3' 3'5 KN .2.4 W H. MAX [1423.1 KN FLFA D 1 i 1 1 'I 1 I 1 1 1 i 1 _D r 1 v v % *4-41 4;- I 1 I I 0 HD 200 TID (MS) 0 100 21] TID (NS) VTI RAPPORT 283Bilaga 3
Sid ll TEST ll
HUVUD DATA A BRDST DATA
7.: *
3' '
V' 8 8 5%- <8' < 8- g_ 9* MAX g; -101 2" A MAX g: A2 xD xo IL' .1 V _ WW 5+* R.. Ei- 8-9.- MAX g: -9 D' MAX g: -25 Y; AL. Y_ AAA; A A 4;., W VIT WW R. R-8- g-53- . _ 9'- MAX g; 53 2 MM MAX g. 2A 2:: A '\n f V 3. 8-MAX 9: 43 g- 9 MAX 9: nu I 0 200 TID (m 200 "D (MS) HUFT DATA E - °-se-
[AN MAX g: 18å
-0- LD _ XD 'Aleth . 1 ;AMA m _ T M 3 _ R' M.. 52- N' MAX F : 2.1 KN D MAX g' 8 1 H' ' H- MAX F2: 3.8 KN
