• No results found

2 Cíle práce

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "2 Cíle práce"

Copied!
61
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

/«73) 015*.«-/¶ )-"707² 01Ɠ3,:

"6504&%"Ǝ,:

%JQMPNPWÈ QSÈDF

4UVEJKOÓ QSPHSBN / o 4USPKOÓ JOäFOâSTUWÓ 4UVEJKOÓ PCPS 5 o 7âSPCOÓ TZTUÏNZ

"VUPS QSÈDF #D .BSUJO )BWMÓǏFL 7FEPVDÓ QSÈDF *OH 1FUS ;FMFOâ 1I%

(2)
(3)
(4)
(5)

TÉMA: NÁVRH OPTIMÁLNÍ HLAVOVÉ OP RKY AUTOSEDA KY

ABSTRAKT:

Práce zahrnuje popis mechanismu vzniku poran ní kr ní páte e tzv. whiplash injury p i nárazu automobilu zezadu. Dále shrnuje požadavky místní legislativy na hlavové op rky automobilu.

Obsahuje popis postupu zkoušek a hodnocení bezpe nosti testovacích organizací a zpracovává základní konstruk ní principy hlavové op rky. Byl vypracován dotazník oz ejmující vztah a používání hlavových op rek uživateli. Na tomto základ byl vypracován konstruk ní návrh aktivní hlavové op rky.

KLÍ OVÁ SLOVA: hlavová op rka, automobil, bezpe nost, poran ní kr ní páte e

THEME: DRAFT OF OPTIMAL HEADREST CAR SEATS

ABSTRACT:

The aim of the diploma thesis is a description of an inception of a cervical spine injury during a rear crash. It also includes the analyse of requirements of the state authority on headrests. A description of headrests' tests is implemented in the thesis, as well as a headrest safety assess- ment. The thesis introduces basics of headrests designs. An analyse of the usage of headrests has been done on results of the survey among users. The proposal of the active headrest has been designed according to all previously collected data.

KEYWORDS: headrest, car, safety, whiplash injury

Zpracovatel: TU v Liberci, Fakulta strojní, Katedra výrobních systém

Po et stran - 56 Po et p íloh - 2 Po et obrázk - 52 Po et tabulek - 7

Po et model nebo jiných p íloh - 0

(6)

1 Úvod ... 8

2 Cíle práce ... 9

3 Mechanismus vzniku poran ní kr ní páte e- whiplashinjury ... 10

3.1 D sledky vzniklé prudkým pohybem hlavy ... 12

4 P ehled legislativy ... 14

4.1 P ehled legislativy vybraných trh a jejich rozdíly ... 14

4.1.1 EU- podmínky požadavk pro vstup na trh ... 16

4.1.2 USA- podmínky požadavk pro vstup na trh ... 18

4.2 P ehled NCAP test vybraných trh a jejich rozdíly ... 19

4.2.1 Používané testovací figuríny ... 20

4.2.2 Euro NCAP- popis test whiplash... 22

4.2.3 U.S. NCAP, IIHS- popis test whiplash ... 26

4.2.4 J NCAP- popis test whiplash ... 28

4.2.5 C NCAP- popis test whiplash ... 29

5 P ehled hlavových op rek ... 30

5.1 Octávia ... 30

5.2 Yeti ... 32

5.3 Rapid ... 33

6 Pr zkum nastavení hlavových op rek uživateli ... 35

6.1 Dotazník ... 35

6.2 Vyhodnocené výsledky dotazníku ... 36

(7)

6.2.1 Zp sob vnímání hlavové op rky ... 36

6.2.2 Porovnání p ípravy p ed jízdou ... 38

6.2.3 Jaký problém mají uživatelé s hlavovými op rkami ... 40

6.2.4 P ání intuitivního nastavování hl. op rek ... 41

6.2.5 Nastavení hl. op rek uživateli ... 41

6.3 Shrnutí dotazníku ... 43

7 Návrh optimální hlavové op rky a její uchycení v autoseda ce ... 44

7.1 Princip mechanismu ... 44

7.2 Návrh aktivní hlavové op rky ... 45

7.2.1 Návrh bederní op ry ... 46

7.2.2 Návrh vrchního a spodního táhla ... 48

7.2.3 Zp sob navrácení mechanismu do klidové polohy ... 50

7.2.4 Návrh úpravy rámu op radla ... 51

7.3 Popis kinematiky navrženého mechanismu ... 53

8 Záv r ... 54

9 Seznam použité literatury a odkaz : ... 55

10 Seznam p íloh... 56

(8)

Seznam symbol , zkratek a termín :

a - zrychlení [m/s2]

, ... - úhel [°, rad]

D, d - pr m r [m]

F - síla [N]

g - gravita ní zrychlení [-] ,(

l - délka [m, cm, mm]

M - moment síly [Nm]

m - hmotnost [kg]

mr - redukovaná hmotnost [kg]

R, r - polom r [m]

T - tlouš ka plechu [mm]

t - as [s]

v - rychlost [m/s, km/h]

(9)

1 Úvod

Hlavová op rka je d ležitým prvkem pasivní ochrany. Aktivními ochrannými prvky jsou mín ny systémy zajiš ující p edejití nárazu- protiblokovací, protiprokluzový, stabiliza ní systém. Pasivní ochranou potom systémy snižující dopad nárazu na ú astníky nehody- bezpe - nostní pás, airbag, hlavové op rky, deforma ní zóny vozu atd.

Poran ní související s prudkým pohybem kr ní páte e se poprvé popsalo v 1. polovin 19. století a souviselo s výskytem posttraumatických potíží vyskytujících se u lidí, kte í prod la- li železni ní srážku. V této souvislosti bylo poran ní nazváno railway spine. Jedná se o prudký volný pohyb v oblasti kr ní páte e vlivem vn jšího rázu, kdy dochází k silnému p ekro ení její fyziologické pohyblivosti. Tento pohyb p ipomíná ‚prásknutí‘ bi e, a proto poran ním, vzniklé tímto mechanismem se za alo íkat whiplash injury.

Whiplash injury se vyskytuje u náraz všeho druhu, avšak nejvážn jší poran ní nastává p i srážkách zezadu, kdy je vn jší impulz nejv tší (deforma ním zónám pro náraz zezadu je v nováno mén pozornosti v porovnání s elním a bo ním nárazem).

A koli je whiplash injury posuzován jako menší poran ní, je nej ast ji se vyskytujícím poran ním p i automobilových nehodách. Pojiš ovací záznamy nazna ují, že v cca 10% p ípad dochází k dlouhodobým následk m a 1% p ípad mají trvalé následky.

Ú elem hlavové op rky je zvýšení pohodlí idi e a spolujezdc b hem jízdy a snížení dopad prudkých náraz (p edevším zezadu) na kr ní páte p i vzájemných kolizních rychlos-

tech automobil .

(10)

2 Cíle práce

Tato diplomová práce si klade za cíl oz ejmit vliv prudkých pohyb v oblasti kr ní páte- e po nárazu zezadu. Zpracovat níže uvedené oblasti jako jsou: legislativní podmínky, porovná- ní konkurence, pr zkum užívání a rozbor stávajících hlavových op rek. Na tomto základu provést návrh optimalizace hlavové op rky, coby pasivního ochranného prvku.

Hlavové op rky jsou sou ástí automobilu, které podléhají homologa nímu schvalování místních trh , v kterých je automobil nabízen. Tyto legislativní p edpisy se pro r zné zem , i geopolitické celky liší a jejich spln ní p edstavuje nutnou podmínku pro možnost prodeje a užívání. Zpracovaný p ehled t chto p edpis je nutné míti stále na pam ti p i návrhu konstrukce pro reálnou možnost jeho uplatn ní.

Pro orientaci uživatel je d ležité vzájemné porovnání jednotlivých typ voz a trend ve vývoji bezpe nosti jednotlivých automobilových závod . Pro tento ú el vznikla ada nezá- vislých i cílov zam ených organizací provád jících na nových vozech uvedené na trh série definovaných test bezpe nosti a jejich následné vyhodnocení. Získání vysokého po tu bod automobilu jako celku v porovnání s ostatními nabízenými vozy staví výrobce a jednotlivé mo- dely voz do výhodného postavení oproti konkurenci. Vzájemná rivalita výrobc o získání zá- kazníka a prodej vyššího po tu voz nutí v novat stále vyšší pozornost bezpe nostním prvk m.

Pr b h a vyhodnocení test je proto pro výrobce d ležitý. Na této argumentaci je postavena motivace p edložené práce. Jedná se tedy mimo jiné o návrh, který p isp je zvýšení bodového ohodnocení automobilu v oblasti bezpe nosti.

Bezpe nost sama o sob je ovlivn na z velké ásti p ístupem uživatel , a tak p ehled o užívání a preferencích širokého spektra p edevším idi je podstatná pro vhled do problemati- ky, která v tomto p ípad není otázkou pouze zvýšení i snížení technických parametr . Tento vhled je nutné podložit osobními názory a zvyky uživatel , který je v této diplomové práci zpracován na základ vyhodnocení dotazníku.

Znalost již v provozu používaných op rek a jejich rozdílné stavby je pot ebná pro navá- zání nových návrh na fungující principy a jejich následnou optimalizaci.

Výše popsané d vody a zpracování jejich obsah tvo í základ pro návrh optimální hla- vové op rky. Jako d sledek realizace takového návrhu se p edpokládá zvýšení bezpe nosti po- sádky automobilu a navýšení bodového ohodnocení jednotlivých voz ve srovnávacích testech.

(11)

3 Mechanismus vzniku poran ní kr ní páte e- whiplash injury

Whiplash injury je zran ní hlavy a krku zp sobené prudkým pohybem kr ní páte e p i- pomínající svým pr b hem šlehnutí bi e. Vždy je p edcházeno prudkým pohybem vyvolaný vn jším nárazem i ne ekaným trhnutím hlavy. P i tomto pohybu, jehož rozsah p esahuje fyzio- logické limity, p sobí na svaly, vazy, nervy, kosti, meziobratlové ploténky, cévy a mozek nad- m rné zatížení. Zran ní nemusí mít žádné viditelné známky, jako jsou mod iny i od rky, ale projeví se typickými symptomy, které plynou z poškození obratl a m kkých tkání hlavy a kr- ku. Na obrázku . 1b) je znázorn n pohyb idi e p i nárazu a obr. .1c) po nárazu, kde vlivem zp tného rázu dochází k p edklon ní.

Obr. 1. Poloha kr ní páte e p i nárazu zezadu a projev zp tného rázu [1]

Hlava se p i prudkém pohybu vzad, zp sobený zadním nárazem a nevhodn nastavené hlavové op rky, dostává do nadm rného záklonu (hypertenze), znázorn no na obrázku . 2a).

P i tomto pohybu m že dojít k p etržení p edního podélného svalu, zlomení trnového výb žku obratle i zhmožd ní a protržení meziobratlové ploténky. Také mohou být poškozeny nervy z kr ní sympatické pleten a obratlové tepny, což vede ke sníženému p ívodu krve do mozku.

Následuje prudký zp tný pohyb, kdy se hlava pohybuje dop edu a dol do nadm rného p ed- klonu (hyperflexe)- obrázek . 2b). M že dojít k rozt íšt ní p ední ásti obratle a vzniku klíno- vité deformity kosti i k roztržení nebo vyboulení meziobratlové ploténky s následným drážd ním míšních nerv .

(12)

Obr. 2. Znázorn ní a- hypertenze a b- hyperflexe b hem zadního nárazu bez použití op rky hlavy [2]

P i whiplash injury m že dojít k poškození sval r zné intenzity, od leh ího namožení a drobného nitrosvalového krvácení až po závažná natržení. Obrázek . 3 zobrazuje obvykle po- stižené oblasti, kterými jsou kýva hlavy (m. sternocleidomastoideus), šikmé kr ní svaly (mm.scaleni), emenový sval hlavy (m. spleniuscapitis) a dlouhý kr ní sval (m. longuscolli). P i natržení nebo p etržení páte ních vaz m že dojít k posunu obratl z jejich normálního postave- ní a tím i k poškození páte ní míchy. Následkem m že být paralýza nebo dokonce smrt. Whi- plash injury m že také zp sobit ot es mozku s drobným krvácením na jeho povrchu i poškození jícnu jeho sk ípnutím mezi obratle i protržením ostrými úlomky kosti.

Obr.3. Znázorn ní nejvíce namáhaných sval a poran ní míchy [2]

Obratle jsou drženy na svém míst pomocí komplexu páte ních vaz . Tyto vazy jsou ši- roké pouze n kolik milimetr a mají rozdílnou délku – n které spojují sousední obratle a jsou kratší než jeden centimetr, jiné probíhají po celé délce páte e. P i whiplash injury m že dojít k závažnému natažení, natržení i p etržení páte ních vaz , viz obrázek . 4. P ední podélný vaz probíhající vertikáln na p ední stran páte e, m že být poškozený b hem hyperextenze, zatím- co zadní podélný vaz probíhající na zadní stran t l páte ních obratl , m že být poškozen b -

(13)

Obr. 4. Pohled na namáhané skupiny vaz a jejich poškození [2]

3.1 D sledky vzniklé prudkým pohybem hlavy

Podstatou poran ní je zhmožd ná tká a krevní výrony, které vznikají v d sledku vyso- kého zrychlení v oblasti míchy, mozkového kmene, smyslových orgán a vazivov -svalového aparátu kr ní páte e. Pokud bezprost edn po úrazu nedojde k adekvátní lé b , nahradí t lo zhmožd né bu ky vazivovou tkání (mén cennou jizvou), která m že zm nit strukturu okol- ních tkání a pr b h nerv . M že tak dojít ke zhoršení sluchu nebo zraku, pískání v uších (tinni- tus), závratím, bolestem hlavy, poruchám polykání a k mnoha dalším obtížím, které se postupn stávají chronickými.V prvních hodinách bezprost edn po úrazu mohou být p íznaky poran ní zcela minimální. Rentgenové vyšet ení hlavy a kr ní páte e t sn po nehod bývá asto nega- tivní.U v tšiny pacient se do 24 hodin po nehod rozvinou typické p íznaky [1] :

- bolest a ztuhlost šíje - bolest hlavy

- závra

- bolest spánkové a elistní kosti - bolest zad

V R v sou asné dob není stanoven ani používán jednotný diagnostický postup pro vyšet ení (vylou ení) Whiplash injury. Je d ležité p i d vodném podez ení na poran ní míchy nebo mozku provést vyšet ení magnetickou rezonancí, po íta ovou tomografií, rentgenové vyšet ení a základní neurologické vyšet ení.

Je t eba pamatovat i na ot esy mozku b hem nárazu, které nemusí být nutn spojeny se samotným rychlým záklonem a p edklonem hlavy, ale s prudkým nárazem na op rku hlavy.

Toto musí být p i konstrukci hlavových op rek bráno v potaz! Mechanismus poran ní je zná- zorn n na obrázku . 5, kde dochází vlivem sil p sobících na hlavu k extrémnímu zrychlení

(14)

mozku v i lebce. Mozek si v zjednodušeném p ípad m žeme p edstavit jako dv hmoty, je- jichž hustota se liší. Vnit ní ást mozku zvaná bílá hmota (obsahující komunika ní výb žky mezi neurony-axony) o vyšší hustot p i vystavení zrychlení doslova klouže po obalové vrstv zvané šedá hmota (obsahující jádra nervových bun k- neuron ) a narušuje (pohmoždí) prochá- zející axony, které ob ásti spojují. Tento mechanismus lze ozna it za p í inu kontuze mozku (ot es mozku). Z stává otázkou, do jaké míry je možné snižovat parametr tuhosti hlavové op r- ky a jejího upev ovacího mechanismu v seda ce. Snížení tuhosti má za následek snížení zatíže- ní mozku p i nárazu, je ovšem proti ú elu hlavové op rky, coby ochranného prvk proti Whiplash injury.

Obr. 5. Zp sob vniku pohmožd ní neuronových vláken [3]

(15)

4 P ehled legislativy

P i obecném porovnávání parametr je d ležité zvolení vhodné míry, p ípadn standar- du (etalonu), od kterého se m ení, coby vztažného m ítka, provádí. M žou jimi být jednotky míry, jednotky výkonu, rychlosti a pod. V p ípad použití r zných m ících jednotek jedné veli-

iny je t eba p esn definovat jejich vzájemný vztah. Jen potom m žeme výsledky vzájemn porovnávat (nap . p evod centimetr palec, km/h mph a podobn ). V p ípad stanovení míry bezpe nosti nebo p i srovnání téhož bezpe nostního prvku dvou r zných výrobc je nutné mít definovány zkoušky (výchozí pozice, hmotnosti, rozm ry atd. viz dále), jejich p esný po- stup, který je spole ný na všech m ených objektech a vyhodnocení.

V zásad lze motivaci provedení bezpe nostní zkoušky nahlížet ze t í pohled :

• homologace- spln ní podmínek pro vstup na konkrétní prodejní trh. ízeno místními zákony. Je ur ena pro prodejce a automobilky

• NCAP- srovnání bezpe nosti automobil jako celku i jejich ástí- ud lování tzv. hv zdi ek. Je provád n pro v tší celky typu EU, Latinská Amerika, nebo státy jako USA, Austrálie, Japonsko... Je ur en pro orientaci spot ebitele.

• IIHS/R-CAR- hodnocení bezpe nosti pojiš ovnami. Jedná se o alternativní zkoušky spole ností s r zným zám rem nap .: upozornit na výhody/nedostatky, Do této kategorie lze zahrnout i testy jednotlivých automobilek i autoklub .

4.1 P ehled legislativy vybraných trh a jejich rozdíly

Jednotlivé normy v sob obsahují vymezení oblasti p sobnosti, definice pat i ných pojm (op rka hlavy, sedadlo, ukotvení sedadla a op rky, systém se ízení atd.), forma žádosti o schválení, požadavky na schválení, nastavení a pr b h zkoušky apod.

Na tomto míst nebudou vloženy celé normy, tak jak jsou podány a nutné respektovat, ale budou popsány jejich d sledky s ohledem na téma této práce.

Na obrázku . 6 je pro základní p edstavu znázorn n p ehled zkoušek vykonávaných ve vybraných státech, kde spln ní podmínek testu je vyžadováno pro možnost uvedení automobilu na daný trh- tedy testy homologace.

(16)

Obr. 6 P íklady test na niž je provád na homologace [4]

(17)

4.1.1 EU- podmínky požadavk pro vstup na trh

Na seda ce je možné nalézt jako referenci dva body- H a R. H-bod je p edpokládán jako st ední bod osy mezi ky elními klouby. Pro stanovení H-bod a skute ných úhl trupu se v praxi používá za ízení 3DH-OSCAR, na obrázku íslo 7. R- bod je definován výrobcem a m l by odpovídat H- bodu (s tolerancí tvercového pole o hran 50 mm v rovin soum rnosti). P ed m ením minimální možné aretovatelné výšky- obrázek íslo 8, se op radlo sedadla se ídí tak, aby odpovídalo sklonu vztažné áry 25° v i svislici (m eno na 3DH- OSCAR, vztažná ára simuluje spojnici H- bodu a 7. kr ního obratle)

Obr. 7. 3DH- OSCAR [5] Obr. 8. Minimální výška hlavové op rky [6]

Op rka hlavy v nejnižší zaaretované poloze nesmí tvo it s horní ástí op radla mezeru v tší jak 25 mm. Minimální ší ka op rky iní 170 mm a minimální výška 100 mm. Op rka je umíst na symetricky k ose sedadla. Minimální rádius užitý na op rce musí být v tší jak . P ípadné otvory mezi p í kami v op rce musí být v tší jak . Jedná se o velikost t tivy voln p iložené koule tak, jak je patrno z obrázku íslo 9. Na obrázku íslo 10 je p íklad op rky s otvorem.

Obr. 9. Minimální velikost otvor [6] Obr. 10. Op rka hlavy vozu Peugeot 206

(18)

Statická zkouška-op rka je nastavena do nejmén p íznivé polohy, kterou umož uje její nastavovací systém (zpravidla nejvyšší poloha). Krok 1-aplikace síly vyvozující dozadu p sobící moment v i R-bodu na sou ást simulující záda figuríny (tím se vytvo í posunutá vztažná ára ). Krok 2- pomocí tuhé makety hlavy o pr m ru , která p sobí ve sm ru kolmém na posunutou vztažnou áru ve vzdálenosti 65 mm pod horním okra- jem op rky hlavy po áte ní silou vyvozující moment v i R-bodu. Zm í se vzdálenost pr hybu, která nesmí p esáhnout hodnotu ! " . Ke kontrole ú innosti op rky hlavy se zvýší výchozí zatížení na pokud p edtím nedojde k porušení op radla sedadla. Celý postup je znázorn n na obrázku íslo 11. [6]

Obr. 11. Popis statické zkoušky (1- nezatížený stav, 2a- stav po p edb žném zatížení, 2b- stav po zatížení op rky, 3- stav po kontrolním zatížení) [6]

Dynamická zkouška (absorpce nárazu)- op rka je nastavena do nejmén p íznivé po- lohy, kterou umož uje její nastavovací systém (zpravidla nejvyšší poloha). Zkušební za ízení sestává z kyvadla, jehož redukovaná hmotnost v míst nárazu iní # ( # $#% , kde m- hmotnost kyvadla, l-vzdálenost t žišt k ose otá ení, r- polom r kyvadla). Spodní okraj kyvadla je tvo en tuhou maketou hlavy o pr m ru , jejíž st ed je shodný se st e- dem nárazu kyvadla. Maketa hlavy obsahuje za ízení pro m ení rychlosti a zrychlení. Bod ná- razu je nad kolmou rovinou ke vztažné á e (sklon na o 25°) ve vzdálenosti od R- bodu 635mm a o maximální vzdálenosti od roviny symetrie 70 mm (p esný bod stanoví laborato ). Zkušební hlavice musí na op rku narazit rychlostí & . Zkouška dopadla pozitivn , pokud maximální zrychlení makety hlavy nep esáhlo '() " po dobu * +.[6]

(19)

4.1.2 USA- podmínky požadavk pro vstup na trh

P edpisy pro trh v USA jsou v zásad shodné s p edpisy platnými v zemích EU až na drobné výjimky:

• V p ípad , že p ední "lavice" (sedadlo pro více osob) je ur eno pro t i osoby, potom prost ední hlavová op rka musí mít minimální ší ku 254 mm.

• Op rka hlavy v nejnižší zaaretované poloze nesmí tvo it s horní ástí op radla mezeru v tší jak 60 mm.

• Není definovaný minimální rádius užitý na op rce.

• Není možné na op rce nastavit "neuživatelskou" polohu. V EU toto možné je, pokud se op rka po sednutí pasažéra vrátí do povolené polohy.

Test absorpce nárazu op rkou je ekvivalentní se zem mi EU.

Dále jsou vyžadovány sá ové testy (popsáno dále), které simulují pohyb t la idi e p i nárazu. Pro zkoušky je využita figurína Hybrid III male 50%. Charakteristika impulzu je zná- zorn na na obrázku . 12. P i této zkoušce je m en maximální úhel, o který se vychýlí hlava v i t lu. Tento úhel nesmí být v tší jak , " -. Dále je m ena hodnota HIC15 (head injure criterium) která nesmí p evýšit hodnotu ./0 1 2 +2.(Limit HIC15 p edstavuje statis- tický údaj, který vyplývá z pravd podobnosti poran ní kr ní páte e. P i m ení je p ímo závislý na pr b hu p sobící síly v oblasti maxima v ší ce 15 ms). [7]

Obr. 12. Charakteristika pulzu dynamické zkoušky [7]

(20)

4.2 P ehled NCAP test vybraných trh a jejich rozdíly

Nebezpe í whiplash injury jinými slovy spo ívá ve vzájemných pohybech kr ní páte e a hlavy. Hlavová op rka p edstavuje oporu, která p i nárazu zajiš uje minimalizaci tohoto vzá- jemného pohybu. Provád ny jsou nárazové zkoušky (tzv. crash- testy). Testy se srovnávají s p edem danými kritérii a je možné ud lit maximáln 5 hv zdi ek jak celému autu, tak jednotli- vým oblastem. Na obrázku . 15 je p edstaven základní výb r NCAP test (následující strany).

Testování je pro automobilky dobrovolné. Zve ejn né výsledky bývají publikovány v motoris- tických asopisech a slouží pro uživatelské porovnání bezpe nosti jednotlivých model . Jednot- livé NCAP testy se v závislosti na trhu, pro který jsou ur ené, liší svým vyhodnocením i postupy, podle kterých jsou provád ny.

Geometrický posudek je vyhodnocením vzájemné polohy nastavené op rky ve výcho- zím stavu za klidu a napolohované figuríny.

Dynamickým posudkem rozum jme vyhodnocení simulace nárazu po provedení tzv.

sá ové zkoušky, kde figurína je umíst na na zkoušené sedadlo a p ipevn na na pohyblivý me- chanismus p esn tak, jako v automobilu, pro který je ur ena. Mechanismus pro sá ové zkoušky je zobrazen na obrázku . 13. Pneumatický válec poté vytvo í impulz simulující zadní náraz.

Následné vyhodnocení sil a zrychlení p sobících v oblasti kr ní páte e je porovnáván se stano- venými kritérii jednotlivých test .

Obr. 13. Mechanismus pro sá ové zkoušky [8]

(21)

4.2.1 Používané testovací figuríny

Kv li dosažení reálných podmínek ze silni ního provozu v laborato ích, jsou používané testovací figuríny svou morfologií, rozsahem pohyb a hmotností navrženy tak, aby co nejlépe napodobovaly chování lidského t la b hem nárazu. Figuríny jsou rozd leny do t í skupin podle užití ve zkouškách:

• p ední a zadní náraz

• bo ní náraz

• d tská figurína

V našem p ípad jsou pro testy použity figuríny pro p ední a zadní náraz zobrazené na obrázku íslo 14, kde jsou taktéž popsány varianty figuríny, které se liší svou velikostí a váhou podle reprezentativního zastoupení v populaci. V naprosté v tšin jsou pro testy poran ní kr ní páte e využívány figuríny BioRID II, které obsahují napodobení struktury tkání, jako jsou vazy a svaly.

a) b)

Obr. 14. a) P ehled figurín pro p ední a zadní náraz [4], b) Rozmíst ní senzor u BioRID II [9]

(22)

Full Width MDB Pole Whiplash

Euro NCPAP

- static front/rear - dynamic (3 pulses)

U.S. NCAP

---

IIHS

--- --- - static

- dynamic (1 puls)

J NCAP

--- - dynamic (1 puls)

C NCAP

--- - dynamic (1 puls)

Obr. 15 P íklady NCAP test vybraných trh [4]

(23)

4.2.2 Euro NCAP- popis test whiplash

Z d vodu práce s poddajnými materiály, které se díky zatížení snadno 'prosedají' je nut- né dodržet stanovený postup, aby vyhodnocení a srovnání výsledk m lo dobrou vypovídací hodnotu (celý postup k nahlédnutí na: http://www.euroncap.com/en/for- engineers/protocols/adult-occupant-protection/, whiplash test protocol, verze 3.2.). Následuje zjednodušený popis p ípravy a pr b h dynamického testu op rky hlavy pro p ední sedadla. Test p edpokládá použití bezpe nostních pás , které jsou povinn montovány v základní výbav vozu.

Poloha seda ky: Moderní automobily jsou vybaveny seda kami s možností nastavení ve více osách. Nastavení p ed umíst ním figuríny probíhá s pomocí za ízení OSCAR (zmín no v lánku 4.1.1.). Zkoušená seda ka je umíst na na pohyblivé sán p esn tak, jak je instalována v automobile, pro který je ur ena. P edozadní pohyb po lyžinách je zaaretován v zadní pozici (nejdále od volantu). Výška nastavitelného sedáku je v nejnižší pozici. Naklon ní sedáku v jed- nom z extrém , který odpovídá nejblíže horizontále (m eno na OSCARu v míst odpovídající stehenní kosti). Úhel op radla v i vertikále musí odpovídat 25°±1° (m eno na OSCARu v míst odpovídající bederní páte i).

Poloha op rky: Poloha op rky hlavy je možná v dvou osách- výškov a okolo horizon- tální osy (pokud to model op rky umož uje). Naklopení, pro p ípad neuzamykatelného uchyce- ní, se nastaví zcela dozadu horní ástí op rky. V p ípad uzamykatelného nakláp ní se nastaví st ední pozice. Výška op rky se v p ípad neuzamykatelných poloh nastaví na nejnižší možnou, tedy na doraz s vrcholem sedáku. V p ípad uzamykateln nastavitelné výšky je t eba zvolit st ední geometrický bod (st ední polohu) mezi nejvýše a nejníže možnou uzamykatelnou polo- hou, viz obrázek íslo 16a). Pokud taková poloha neexistuje, je možné op rku o 10 mm vysu- nout k první aretovatelné poloze, obr. . 16b), pokud ani ta neexistuje, op rku lze zasouvat na první aretovatelnou polohu, p ípadn až na dosed k sedáku, obr. . 16c).

(24)

Obr. 16. Poloha op rky p ed zkouškou, a) ve st ední, b) nad, c) pod st ední geo. polohou [10]

Napolohování figuríny: Jak již bylo e eno, pro testy v oblasti kr ní páte e je využito fi- guríny BioRID II. Nejd íve je zm ena poloha nastavené hlavové op rky v i modelu OSCAR pomocí nástavce HRMD (Head Restraint Measuring Device), viditelné na obrázku íslo 17a).

Následuje usazení figuríny, jež je dále rozvedeno v p edpisu Euro NCAP. Mimo jiné se jedná o p edsunutí H-bodu figuríny oproti OSCARu o 20mm dop edu, výška H- bodu z stává stejná, pánevní oblast je nato ena na 26,5° oproti horizontále. Na obrázku 17b) je zobrazeno posunutí vzdálenosti týlu figuríny oproti m ení nástavce HRMD o 15mm. Figurína je opásána bezpe - nostním 3-bodovým pásem v p irozené poloze, který je voln napínán pouze silou navíje e.

Obr. 17. Poloha testované op rky, a) v i OSCAR HRMD, b) v i figurín BioRID [10]

Kontakt hlavy s op rkou musí být stálý- 'skákání' hlavy b hem nárazu na op rce není dovoleno (týl figuríny a povrch op rky je opat en vodivou fólií, kam je p iveden el. proud- p e- rušení kontaktu je zaznamenáno).

(25)

Statická poloha op rky v i napolohované figurín a její hodnocení je zobrazeno na ob- rázku . 18. Jsou dovoleny desetinné hodnoty bod dané pom rovým spln ním parametr v horizontální a vertikální ose.

Obr. 18. Statické hodnocení polohy op rky v i hlav (EURO NCAP) [4]

Pr b h impulzu sá ového testu používaného p i dynamické zkoušce je proveden dle charakteristik na obrázku . 19, tak, aby byl simulován náraz vozidla o stejné hmotnosti jako je hmotnost vozidla pro které je ur ena testovaná seda ka. Pro sá ový test jsou zvoleny 3 typy pr b hu impulzu, aby se zabránilo cílené optimalizaci op rek pro jednu konkrétní charakteristi- ku. (Protože normy EURO NCAP tvo í základ NCAP test ostatních stát , je nap íklad st ední pulz využíván pro IIHF testování, více dále.)

Obr. 19. Pr b h impulzu sá ového testu (EURO NCAP) [10]

Sedadlo je vždy vystaveno jednomu z p edepsaných pulz a výsledky se porovnávají s hodno- tami v tabulce . 1 vždy tak, že za m enou veli inu je zapo ítáváno max 0,5 bodu- p ípad spl- n ní horního limitu (HL). Pro hodnotu dolního limitu (DL) je zapo tena 0 bodu. Pro rozmezí mezi horním a dolním limitem je použita lineární interpolace. V p ípad nespln ní kritického limitu (KL) je pro celý whiplash test po ítána 0 bod do celkového hodnocení bezpe nosti auta.

(26)

Tab. 1. Dynamické posouzení nárazu (EURO NCAP) [10]

Kritéria Jednotky Nízká p ísnost St ední p ísnost Vysoká p ísnost

HL DL KL HL DL KL HL DL KL

NIC m2/s2 9 15 18,3 11 24 27 13 23 25,5

Nkm - 0,12 0,35 0,5 0,15 0,55 0,69 0,22 0,47 0,78

Rychlost odrazu hlavy m/s 3 4,4 4,7 3,2 4,8 5,2 4,1 5,5 6

Tažná síla na krk N 30 110 187 30 190 290 30 210 364

St ižná síla na krk N 270 610 734 360 750 900 470 770 1024 Zrychlení obratle T1 * g 9,4 12 14,1 9,3 13,1 15,5 12,5 15,9 17,8

Kontakt hlavy s op rkou * ms 61 83 95 57 82 92 53 80 92

Sklopení sedadla ° nem eno nem eno 32

(*-je uvažováno pouze jedno kritérium, a to kritérium s vyšším sou tem bod ,

NIC- neckinjurycriterium- vypo ítáván jako integrál p sobící síly v blízkosti nejvyššího nap tí podle asu)

Celkové hodnocení testu je znázorn no na obrázku . 20. Skládá se ze sou tu bod zís- kaných po statickém m ení a dynamických zkouškách. (Z tab. . 1 je uvažována pouze jedno kritérium s ozna ením *, a to kritérium s vyšším sou tem bod ). Dále je možné p i dynamic- kých zkouškách využít možnosti tzv. Worstcase, tedy nejnep ízniv jšího nastavení (poloha nejníže a vzadu), p i kterém pokud op rky obstojí, mohou si p i íst 3 bod (kde 3 je po et dynamicky zkoušených seda ek s výsledkem vyšším jak 0 bod ). V p ípad , že se p i pulzu vysoké p ísnosti vychýlí sedadlo do polohy p esahující úhel , - od vertikály, jsou ode teny z celkového hodnocení 3 body. Dále je pozorována možnost poran ní ostatních ástí t la, která nesouvisí s testovanou oblastí, v takovém p ípad se z celkového hodnocení ode ítají 2 body. [10]

Obr. 20. Celkové vyhodnocení bezpe nosti hlavové op rky (EURO NCAP) [10]

(27)

4.2.3 U.S. NCAP, IIHS- popis test whiplash

Sá ové zkoušky a popis bezpe nosti op rek hlavy je popsán v postupech IIHS (Insuran- ce institute for highway safety- sdružení pojiš oven). U.S. NCAP se tímto problémem nezabý- vá.Vyhodnocení testu vychází op t ze dvou pohled - statického a dynamického. Použitá figurína, p íprava p ed testem, poloha seda ky a figuríny je shodná s EURO NCAP, popsáno výše.

Statická poloha op rky v i napolohované figurín a její hodnocení v rámci spln ní kri- térií je zobrazeno na obrázku . 21.Spln ní správné polohy m žeme rozd lit do ty polí.

Obr. 21. Statické hodnocení polohy op rky v i hlav (IIHS) [4]

Obr. 22. Pr b h impulzu sá ového testu (IIHS) [8]

Pr b h impulz u sá ového testu, probíhá dle charakteristiky, která je shodná se st edním pulzem využívaném p i EURO NCAPu na obrázku . 22, tak, aby simuloval náraz vozidla o stejné hmotnosti jedoucího o 4'5 . Nyní je úloha rozd lena na dv ásti. Prvním kritéri- em je spln ní podmínky, aby zrychlení v míst T1 (1. hrudní obratel) 6 " a nebo kon- takt týlu figuríny s hlavovou op rkou byl *789:(7: " +. Poté je první podmínka spln na, viz tabulka . 2. Dále je vyhodnocená maximální st ižná síla FX a tah na kr ní páte i FZ (dle statistik nehod byl vytvo en výpo tový vzorec, kterým se ur í pom rové íslo namáhání kr ní páte e ;< =@ 1>?A2B =>CD2@E@ A2). [4]

(28)

Tab. 2. Dynamické posouzení nárazu (IIHS) [8]

Podmínky nárazu P namáhání krku Dyn. posouzení

FGH" I JK OR LMNOLFML" PQRS

T UVJQWX GOOD

UQ VJQWXY UQ ZXJWX ACCEPTABLE

[ UQ ZXJWX MARGINAL

FGH I JK AND LMNOLFML PQRS

T UVJQWX ACCEPTABLE

UQ VJQWXY UQ ZXJWX MARGINAL

[ UQ ZXJWX POOR

Celkové vyhodnocení test spo ívá v kombinaci dynamické a statické zkoušky dle ta- bulky . 3. Podle studie IIHS provedené v roce 2008 bylo na op rkách hodnocených nejlépe (zelená pole) o 35% mén dlouhodobých následk zran ní (nebo následk zran ní trvajících 3 a více m síc ) než u op rek hodnocených nejh e ( ervená pole) [8].

Tab. 3. Celkové posouzení bezpe nosti hlavové op rky (IIHS) [8]

Stat. posouzení Dyn. posouzení Celkové vyhodnocení

GOOD GOOD GOOD

ACCEPTABLE ACCEPTABLE

MARGINAL MARGINAL

POOR POOR

GOOD HEIGHT GOOD

ACCEPTABLE GOOD ACCEPTABLE

ACCEPTABLE ACCEPTABLE

MARGINAL MARGINAL

POOR POOR

MARGINAL Bez dynamického testu POOR POOR Bez dynamického testu POOR

(29)

4.2.4 J NCAP- popis test whiplash

Na rozdíl od p edešlých NCAP test se v Japonsku provádí pouze dynamický test hla- vové op rky a to jedním pulzem, který je shodný s pulzem st edním ve zkouškách EURO NCAP. Použitá figurína, p íprava p ed testem, poloha seda ky a figuríny je taktéž shodná s EURO NCAP, popsáno výše.

Celkové vyhodnocení se od EURO NCAPu liší a je z ejmé z tabulky . 4. Je zm ena náchylnost krku na dlouhodobé poran ní parametrem NIC. Dále je vybrána oblast s nejmenším po tem získaných bod a násobená váhou oblasti. Maximální po et získaných bod za whiplash test je 12 bod . Pokud se nam ená hodnota nachází v požadovaném intervalu limitu oblasti, jsou body ud lovány lineární interpolací.

Tab. 4. Hodnocení hlavové op rky (J NCAP) [4]

Oblast Váha Body Limity

NIC 1 4 8 m2/s2

0 30 m2/s2

Vrchní krk

Fx

Výbr 1 kritéria s nejhorším hodnocením

2

4 340 N

0 730 N

Fz

4 475 N

0 1130 N

My Flexion

4 12 Nm

0 40 Nm

My Extension

4 12 Nm

0 40 Nm

Spodní krk

Fx

4 340 N

0 730 N

Fz

4 257 N

0 1480 N

My Flexion

4 12 Nm

0 40 Nm

My Extension

4 12 Nm

0 40 Nm

maximální výsledek 12

(30)

4.2.5 C NCAP- popis test whiplash

Stejn jako v Japonsku se p i ínském C NCAPu provádí pouze dynamický test hlavo- vých op rek jedním pulzem p i sá ových zkouškách, který je shodný s pulzem st edním ve zkouškách EURO NCAP. Použitá figurína je také shodná s EURO NCAP, stejn jako p íprava p ed testem, poloha seda ky a figuríny.

Celkové vyhodnocení je z ejmé z tabulky . 5. Pokud se nam ené hodnoty nachází ve vyty eném rozmezí, op t se pomocí lineární interpolace p evád jí na body. Dále je sou ástí testu hlavové op rky i m ení reakce sedadla na náraz. Zde, pokud se sedadlo vychýlí o více jak , -, jsou od získaných bod ode teny 2 body. Také se ode ítají 4 body, pokud se celá se- da ka posune v horizontálním sm ru o více jak \ . V testu je možné maximáln získat 4 body do celkového hodnocení bezpe nosti automobilu.

Tab. 5. Hodnocení hlavové op rky (C NCAP) [4]

Oblast Body Limity

NIC 2 8 m2/s2

0 30 m2/s2

Vrchní krk

1

Fx 340 N Fz 475 N My 12 Nm 0

Fx 730 N Fz 1130 N My 40 Nm

Spodní krk

1

Fx 340 N Fz 475 N My 12 Nm 0

Fx 730 N Fz 1130 N My 40 Nm

Sklopení seda ky -2 19°

Posun seda ky -4 20 mm

Poloha op rky -2 p i zm n

Maximální výsledek 4

(31)

5 P ehled hlavových op rek

V této kapitole budou p edstaveny konstruk ní koncepce pasivních hlavových op rek využívané pro p ední sedadla. Díky omezené možnosti p ístupu k informacím, budou popsány seda ky využívané ve vozech Škoda. P ehled je t eba vnímat jako inspiraci využívanými princi- py pro další zpracování diplomové práce.

5.1 Octávia

Na obrázku . 23 je zobrazena seda ka a elní pohled na stavitelnou hlavovou op rku aretovatelnou ve 4 polohách + poloha nejnižší (na doraz), jak je dále z ejmé z obrázku . 24.

a) b) c)

Obr. 23. Hl. op rka vozu Octávia (a- izo pohled sestavy, b- elní pohled, c- rám op rky)

Op rka dovoluje pohyb ve svislé poloze, který je umožn n posuvným uložením ve vo- dících plastových pouzdrech. Ta jsou umíst na uvnit op rky s vodící osou sklon nou v i ose páte e (která je reprezentována osou OSCARu) a tedy p i p enastavení je snížen nár st vzdále- nosti mezi týlem nižšího a vyššího uživatele v i op rce. M jme prosím na pam ti, že uživatel, nehled na nastaveném úhlu op radla, má tendenci držet hlavu ve stálé poloze a vzniklý rozdíl úhl vyrovnává p edklon ním kr ní páte e.

Vodící pouzdra jsou umíst na ve sko epin složené z p ední a zadní ásti, která tvo í vlastní oporu op rky. Jejím vhodným tvarem je možné jednoduše upravit místní tuhost op rky a zabra ovat tak záklonu kr ní páte e p i nárazu- zna ný vliv na funkci. Sko epina je obalena tlustou vrstvou polstrování- PUR, která tvo í korpus op rky, její tvar, vytvá í pocit pohodlnosti a tlumí náraz. Svrchní obal je tvo en tkaninou i um lou k ží a je designovým prvkem.

(32)

Obr. 24. ez op rkou (a-vnit ní uspo ádání, b- polohy op rky)

Areta ní mechanismus je ovládán tla ítkem na boku op rky. Sestává ze zajiš ovací pru- žiny a jejího vedení. Velkou výhodou je zajišt ní polohy na obou stranách rámu op rky. Ne- spornou výhodou je umíst ní vodících pouzder na výsuvnou op rku. Je zde omezen vznik kmitání v uložení v d sledku vibrací vyvozené jízdou, protože t žišt op rky je v blízkosti pouzder a relativní poloha se s nastavením nem ní, proto je i optimalizace proti vzniku kmitání op rky snazší.

a) b)

(33)

5.2 Yeti

Obrázek . 25 zobrazuje sestavu hlavové op rky a op radla spolu s ešením uchycení hlavové op rky k vodícím ty ím, které jsou v tomto p ípad navzájem odd lené. Op rku je možné uživatelsky nastavovat v jedné ose a to do 3 aretovatelných poloh + poloha nejnižší (na doraz), viz obrázek . 26.

a) b) c)

Obr. 25. Hl. op rka vozu Yeti (a- izo pohled sestavy, b- elní pohled, c- rám op rky)

Vnit ní oporu op rky tvo í sko epina tvarována tak, že obruba ve vrchní ásti je jen ten- ce kryta p novou výplní. Místo p ed obrubou je první ástí op rky se kterou p ijde hlava do kontaktu po nárazu a je zjevná snaha autor mít tento kontakt co nejvýše na týlní ásti hlavy.

Vodící ty e nejsou navzájem zrcadlov soum rné a aretovatelná je pouze jedna z nich. Tento fakt vede k mírnému zp í ení p i manipulaci. Uživatel má tendenci op rku vysouvat silou p so- bící v míst ukotvení aretovatelné vodící ty e k op rce a tím vytvá et silový moment.

Vodící ty e se pohybují ve vodících pouzdrech upevn ných na rám op radla seda ky.

Takováto koncepce vede k možnému rozkmitání hlavové op rky vlivem vibrací vyvozené jízdou a tak k vzniku hluku. Na tento jev je brán ohled p i konstrukci vodících pouzder a upev- n ní vodících ty í musí být realizováno s vhodným p edepnutím, to ovšem snižuje komfort p i manipulaci a op t k možnému zp í ení.

(34)

Obr. 26. ez op rkou (a- vnit ní uspo ádání, b- polohy op rky)

5.3 Rapid

Podobný systém konstrukce hlavové op rky, jako byl p edstaven u vozu Yeti, je použit i u vozu Škoda Rapid. Vodící ty e zde tvo í uzav ený rám, jak je patrno z obrázku . 27. Op rku je možné uzamykateln nastavit v jedné ose do 3 poloh + poloha nejnižší (na doraz).

a) b) c)

a) b)

(35)

Základní t leso, tvo ící vnit ní oporu op rky, je plné a je tvo eno tvrzeným polystyre- nem. Nebezpe í duté sko epiny, které bylo využito v p ípad Octávie, tkví v možnosti vnit ního zesílení vibrací- sko epina se chová jako bubínek a v p ípad výrobních nep esností m že vést k nep íjemnému ' ukání' uvnit op rky. Je t eba zmínit vypouklý tvar základního t lesa na fron- tální stran , který nutí hlavu b hem nárazu spíše k záklonu. Ú el hlavové op rky je p esn opa ný!

Vodící ty e jsou k rámu op radla p ipevn na vodícími pouzdry, kde uzamykatelné je jen jedno z nich. Op t je zde nebezpe í rozkmitání hlavové op rky vlivem vibrací vyvozené jízdou a vzniku hluku.

Obr. 28. ez op rkou (a- vnit ní uspo ádání, b- polohy op rky)

a) b)

(36)

6 Pr zkum nastavení hlavových op rek uživateli

Motivací je zjistit intuitivní nastavování hlavových op rek uživateli tak, jak jsou jimi chápány, tedy bu za pohodlné (tedy jako opora hlavy b hem jízdy) nebo jako funk ní (bezpe nostní prvek). Otázkou je, zda si jsou uživatelé v domi funkce hlavové op rky, jejího vhodného nastavení a zda se pro n stalo zvykem po usednutí do vozidla zkontrolovat polohu hlavové op rky stejn tak, jako vzdálenost seda ky od pedál , i asto jen letmá kontrola nastavení zp tných zrcátek. Jedná se tedy i o pr zkum, jakou pozornost v nují idi i kontrole vozidla a p íprav místa idi e p ed jízdou. Hlavním tématem dotazníku pak je rozmezí, v jakém si op rky v tšinov uživatelé nastavují v i hlav .

6.1 Dotazník

Dotazník, k nahlédnutí v p íloze 1., byl vytvo en jednak v papírové podob a rozdáván v kolektivu spolužák a pracovník nemocnice v Havlí kov Brod (kde se dala p edpokládat vst ícnost), ve vybraném autoservisu p edkládán zákazník m, a dále v elektronické podob (rozesíláno e-mailem a dále p eposíláno s doporu ením). Dotaz- ník se skládá z 9 otázek. Úvodní ást je v nována za azení tázaného do užších skupin:

pohlaví, jak dlouho je aktivním idi em, vlastní hodnocení zkušeností. Následují otázky k vytvo ení p edstavy o vnímání hlavové op rky coby bezpe nostního prvku a srovnání, jaké preventivní innosti uživatelé provád jí k zajišt ní bezpe nosti své a spolucestují- cích. Záv re né otázky se vztahují k m ení vzájemné polohy hlavy a op rky, nastavené dle zvyklostí jednotlivých uživatel na svých vozech, kde byl vyžadován rozm r X- horizontální vzdálenost týlu hlavy od op rky, a rozm r Z- vertikální vzdálenost temene hlavy od op rky, viz dále.

Byla vytvo ena databáze, do které se ukládaly výsledky pro snazší zpracování (využito aplikace Google formulá e). Zpracování prob hlo pomocí aplikace Microsoft Excel. Spole n s dotazníkem byl po vypln ní p edáván (e-mailem posílán) dokument s p iblížením problematiky Whiplash injury a popisem správného nastavení hlavové op rky. Dokument je k nahlédnutí v p íloze 2.

(37)

6.2 Vyhodnocené výsledky dotazníku

Ve skute nosti byl návrh otázek proveden až po diskusi, pro jaký cíl má být do- tazník vytvo en a jakým zp sobem bude vyhodnocován. Cíl dotazníku byl p edstaven v úvodu této kapitoly. Vyhodnocení spo ívá v rozd lení tazatel na relevantní skupiny, t mto skupinám byly postupn p ipsány vztahy k tématu a dále následuje jejich vzájem- né porovnání.

Pro vyhodnocení bylo sesbíráno 95 v tšinov kompletn vypln ných formulá v podílu 69 % muž a 31 % žen. P edpokladem je, že uživatelé nezkreslují své odpov - di (dotazník je anonymní). Následují výsledky a popis vztah odpov dí.

6.2.1 Zp sob vnímání hlavové op rky

Z tabulky . 6 je z ejmé, jak byla p i azena bezpe nost vnímání hl. op rky jednotlivým odpov dím. Koeficient bezpe nosti budiž chápán jako zp sob ohodnocení správnosti odpov di.

Tab. 6. P id lení koef. bezpe nosti jednotlivým odpov dím Výchozí

otázka K emu podle Vás slouží hlavová op rka? P id lený bez- pe nostní koef.

M o žn é o d p o v d i

Designový prvek 0

Místo pro umíst ní LCD monitoru 0

Pro op ení hlavy za jízdy, i b hem pauzy v dopravní zácp 1

Bezpe nostní prvek pro ochranu kr ní páte e 2

Tato otázka je nejprve hodnocena ve vztahu k délce držení idi ského pr kazu, viz ob- rázek . 29, kde je zapo ítáváno i oprávn ní k ízení 'malých motocykl ': dnes od 15 let. D vo- dem je p edpoklad, že idi ský pr kaz je ve v tšin po izován z nutnosti nezávislé p epravy, nebo zábavy. Chápejme ízení a chování spojené s bezpe ným provozem motorových vozidel za zru nost nutn svázanou s dobou nabývání zkušeností. Bylo zvoleno 5 t íd pro délku držení

idi ského pr kazu: <2 roky, 2-4 roky, 4-10 let, 10-20 let, 20+ let.

Otázka byla dále hodnocena ve vztahu k subjektivn vnímané zkušenosti uživateli, viz obrázek . 30. Bylo zvoleno 5 t íd, do kterých se respondenti sami za azovali dle vlastního uvá- žení. T ídy: ZA ÁTE NÍK- (s podtitulem: Nejsem si jistý/á, když sedím v aut sám/sama. Se spolujezdci se cítím nervózn ), POKRO ILÝ- (Poci uji ob asnou nejistotu), B ŽNÝ UŽIVA- TEL- ( ídím na dovolenou, bez problém p evezmu ízení, pokud vidím nejistotu idi e coby

(38)

spolujezdec), ZKUŠENÝ IDI - ( ídím výborn a stále m to baví), PROFESIONÁL- ( íze- ním se vícemén živím).

Obr. 29. Vnímání bezpe nosti hl. op rky v návaznosti na délce držení P

Obr. 30. Vnímání bezpe nosti hl. op rky v návaznosti na vnímání vlastní zkušenosti

(39)

Lze konstatovat, že v naprosté v tšin respondenti odpov d li 'správn ' v obou p ípa- dech rozd lení, a to nehled na možné riziko, které p edstavovalo osobní ohodnocení, ve kterém si snadno mohli lichotit. Z výsledk vyplývá, že byla áste n podcen na jemnost stupnice hod- nocení, p ípadn zvoleny otázky, z nichž je zjevný zám r (zjišt ní znalosti funkce hlavových op rek), a ty pak ovlivnily volbu odpov di. Tento fakt ovšem lze interpretovat jako jasné pov - domí o funkci hlavové op rky a jasn ukazuje, že za p ípadným nevhodným nastavením hlavo- vé op rky nestojí neznalost její funkce.

6.2.2 Porovnání p ípravy p ed jízdou

Pro zjišt ní návyk uživatel p ed jízdou byli respondenti vyzváni k vybrání inností, které provád jí p ed nastartováním vozidla a vyjetím. Vý et porovnávaných zvyk :

• Zkontroluji pohledem vn jší stav vozidla (nahušt ní kol, istotu sv tlo- met a skel, zav ení všech dve í)

• Po nasednutí upravím místo pro mé pohodlí (nap .: vzdálenost sedadla od pedál , náklon op radla, poloha volantu atd.)

• Nastavím zp tná zrcátka

• V p ípad použití cizího vozidla si vyzkouším ovládání jako je: spušt ní dálkových sv tel, klaksonu, 4x výstražných sv tel, ost ikova e

• Rozsvítím sv tlomety, p ípadn se spoléhám na automatické rozsvícení

• Zkontroluji, p ípadn nastavím polohu hlavové op rky

• Zkontroluji aktivaci / deaktivaci airbagu spolujezdce (dosp lý spolujez- dec / d tská seda ka)

• P ipoutám se bezpe nostním pásem

Bylo provedeno porovnání mezi skupinami, které se liší délkou držení idi ského pr - kazu.Výsledek je z ejmý z obrázku . 31., jedná se ovšem o orienta ní p ehled. Vypovídající hodnotu má až porovnání návyk všech uživatel zobrazený na obrázku . 32.

(40)

Obr. 31.Porovnání p íprav idi p ed jízdou v návaznosti na délce držení P

Obr. 32. Porovnání p íprav idi p ed jízdou

Jako nej ast ji opomíjenou v cí p ed jízdou se ukázalo nezkontrolování aktivo- vaného/deaktivovaného airbagu spolujezdce. Naproti tomu se idi i asto správn v nu- jí p ipoutání, rozsvícení sv tel, se ízení místa k sezení a zp tným zrcátk m.

!"#"$%

&! ' ()*' + (+" ,

" %'$' -"( , .% " "! )+

/ +' $ 0+

!"#"$%

&! ' ()*' + (+" , " %'$'

-"( , .% " "! )+

/ +' $ 0+

12 !" ',

(41)

6.2.3 Jaký problém mají uživatelé s hlavovými op rkami

Dále bylo t eba zjistit, jaké d vody brání i odrazují správné používání hlavových op - rek uživateli. Byla tedy položena otázka: Co považujete za problém s užíváním hlavové op rky?

Co Vás odrazuje od jejího nastavování? Respondenti m li na výb r jednu z následujících mož- ností:

• Obt žuje

• Špatná manipulace

• Brání ve výhledu

• Považuji nastavení za zbyte né, lenost

• Lhostejnost k op rce

• Nevidím problém

Mimo tyto možnosti bylo k dispozici i polí ko 'Jiné' s místem pro vypsání odpov di vlastními slovy. P vodn m la být odpov na tuto otázku volná (pro vypsání), ale p ineslo by to problém s vyhodnocením, proto byly poskytnuty p edvypln né odpov di a možnost 'Jiné' je poz statkem pro možnost p ípadné neúplnosti odpov dí. Obrázek . 33 zobrazuje výtky uživate- l v i hlavovým op rkám.

Obr. 33.Vnímané nep íjemnosti spojené s používáním hlavové op rky 34

5! ' , ! % *

6)' 7#% $

1" ( (4 0

8#" " + "! )*

9 $ , !)"4% ,

! " #

(42)

6.2.4 P ání intuitivního nastavování hl. op rek

Na otázku: M la by být op rka konstruk n upravena pro intuitivní používání?, uživate- lé ve v tšin odpov d li podle o ekávání, a p ivítali by intuitivní nastavení hlavové op rky, jak je z ejmé z obrázku . 34. Rozum jme tomu tak, že nehled na potvrzenou znalost ú elu hlavo- vé op rky- potvrzeno v bod 6.2.1, se necht jí zabývat jejím vhodným nastavením kv li bez- pe né jízd , ale p áli by si, aby ve vhodné poloze byla, práv když jim posed bude nejpohodln jší.

(Úvaha: Na tomto míst je možné spat it paralelu s povinným užíváním bezpe nostního pásu na území R, i správn se ízených sv tel. Uživatelé p enechávají starost o svoji bezpe - nost jasn zákonu a výrobc m automobil a odvracejí se tak áste n od své zodpov dnosti za bezpe nost jízdy a jejího ovlivn ní. A koli lze p edpokládat snížení po tu a závažnosti poran ní po zapracování takovéhoto p ístupu, bude tento ovšem jasn vést k odcizení užívaného p edm - tu. S p ístupem 'user friendly' v automobilu, který tento p ístup nereprezentuje, se poté jízda stává mén kontrolovanou a nebezpe n jší. Nap . zvyk na užívání automaticky se rozsv cova- ných sv tel vede k astému zapomínání na rozsvícení sv tel p ed jízdou, pokud automobil tento systém nevlastní.)

Obr. 34. Poptávka po intuitivním nastavení hl. op rek

6.2.5 Nastavení hl. op rek uživateli

Na záv r byli respondenti požádáni o zm ení vzájemné polohy hlavy a op rky

: " 9

(43)

viz obrázek . 35. M ení p edcházela nejistota, aby uživatelé byli ochotni m ení pro- vést. Tato obava se našt stí nepotvrdila a z celkového po tu 95 vypln ných dotazník bylo m ení provedeno v 87 p ípadech se zastoupením pohlaví, viz tabulka . 7. kde jsou vy ísleny pr m rné hodnoty nastavení obou pohlaví. Procentuální zastoupení na- m ených hodnot pro oba rozm ry je z ejmé z obrázku . 36 a) a 36 b). Vhodná poloha je v obrázcích zvýrazn na. Nam ené hodnoty byly zaokrouhleny na celé centimetry a p edstavují zastoupení pro ob pohlaví, nebo jak je z ejmé ze zmín né tabulky . 7. se pr m rné nam ené hodnoty muž a žen výrazn neliší. Zde je t eba zmínit, že se na- m ené rozm ry výrazn neliší navzdory velkému rozdílu pr m rné výšky eského obyvatelstva: ']^_ ` , ^a9b ` . [11]

Obr. 35. M ené rozm ry [10]

Tab. 7. Pr m rné hodnoty polohy hlavy v i op rce

Celkový po et- 87 Muži Ženy

po et 56 23

zastoupení 70,1% 29,9%

pr m r- X [cm] 5,2 5,3

pr m r- Z [cm] -2,9 -0,9

Obr. 36. a)- Procentuální rozložení X-ové vzdálenosti hlavy od op rky

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

$ %& '

( # ) $

(44)

Obr. 36. b)- Procentuální

6.3 Shrnutí dotazníku

Na základ dotazníku a jeho vyhodnocení bylo zjišt uvažují hlavovou op rku coby

28 % dotázaných. Menší pozornost je v podle toho, zda je místo obsazené dosp ných.

Tém polovina responde celým 30-ti % se jeví jako dotazovaných ozna ila sv uživatel , aby byl kladen d

Z nam ených hodnot polohy hlavy v leném testu dle vyhodnocení EURO NCAP (statické pro vzdálenost X (týl hlavy od op

35 %.

;

;

;

;

;

;

;

;

< < <

( #

Procentuální rozložení Z-ové vzdálenosti temene hlavy od op

dotazníku

dotazníku a jeho vyhodnocení bylo zjišt no, že v naprosté v rku coby bezpe nostní prvek, avšak jejímu nastavení se v

Menší pozornost je v nována pouze aktivaci/deaktivaci airbagu spolujezdc podle toho, zda je místo obsazené dosp lou osobou, nebo dít tem v autoseda

polovina respondent uvedla, že nevidí problém s užíváním hlavové op

% se jeví jako nedostatek nevhodn ešený systém p i nastavování.

sv j vztah k hlavové op rce za lhostejný. Dále je naprosto z , aby byl kladen d raz na intuitivní nastavení hlavové op rky.

ených hodnot polohy hlavy v i op rce vyplývá, že plného po leném testu dle vyhodnocení EURO NCAP (statické ásti) by plného po tu bo

hlavy od op rky) v 43 %, a vzdálenost Z (p esah hlavy nad op

< < < < < < < < < <

%& '

( # )

hlavy od op rky

v naprosté v tšin uživatelé nastavení se v nuje pouze nována pouze aktivaci/deaktivaci airbagu spolujezdce

tem v autoseda ce- 9 % dotáza-

, že nevidí problém s užíváním hlavové op rky. Ne- nastavování. Pouze desetina Dále je naprosto z ejmé p ání

rce vyplývá, že plného po tu bod v myš- tu bod bylo dosaženo esah hlavy nad op rkou) v

(45)

7 Návrh optimální hlavové op rky a její uchycení v autoseda ce

Na základ údaj získaných v p edešlé kapitole (vyhodnocení dotazníku) bude prove- den návrh hlavové op rky, který zlepší stabilitu kr ní páte e b hem nárazu do automobilu zeza- du. Pro zjišt ný liknavý p ístup uživatel k se izování op rky je t eba p edevším snížit odstupy hlavy od op rky (od týlu a temene hlavy- ve vertikálním a horizontálním sm ru). Pro tento ú el je jednou z možností úprava geometrie stávajících op rek (zvýšení op rky, úprava úhl posuvu p i nastavování, a podobn ). Další možností je použití stávajících op rek v aktivním konceptu hlavové op rky, který bude dále navrhnut a zpracován.

7.1 Princip mechanismu

Jak bylo již zmín no, viz 3. kapitola, p i nárazu zezadu dochází k 'vtla ení' figuríny do op radla, trup je mírn podražen, tla en vzh ru a následuje záklon hlavy p es op rku. Na obráz- ku . 37 je p edstavena myšlenka využití kinetické energie figuríny k aktivaci aktivní op rky hlavy. Síla vzniklá nárazem (reprezentována ervenou šipkou) vyvolává reakci od setrva né hmotnosti figuríny (reprezentována zelenou šipkou), která je nejvýrazn jší v oblasti bederní páte e. Tato síla je využita pro aktivaci mechanismu op rky hlavy a ta se vysouvá s definovanou trajektorií vzh ru.

Obr. 37. Princip aktivace hlavové op rky (a- p i nárazu, b- bezprost edn po nárazu) [1]

(46)

Na obrázku . 38 byl proveden kinematický návrh mechanismu. Je p edstaveno schéma (obr. ást a) a skica použita pro konstruk ní návrh (obr. ást b, zobrazení v programu Catia V5).

Skica obsahuje kóty mechanismu pro vzájemné porovnání klidové polohy a polohy po aktivaci.

Obr. 38. Návrh aktivní op rky (a- kinematické schéma, b- použitá skica konstrukce)

7.2 Návrh aktivní hlavové op rky

Jak je patrno ze schématu, návrh se skládá ze dvou rota ních vazeb a jedné posuvné, která je kombinována se sférickým uložením. Obrázek . 39 znázor uje základní rozmíst ní ástí navrhovaného mechanismu.Upevn ní mechanismu do rámu op radla znamená provést jeho náležité úpravy, viz dále. Zm ny se týkají i vnit ních ástí sedadla jako je (vnit ní polstro- vání op radla, odpružený rošt atd.), nebo se m ní zástavbový prostor v op radle. (Tento pro- blém není ešen v této diplomové práci)

a) b)

(47)

Obr. 39. Rozložení navrhovaného mechanismu

7.2.1 Návrh bederní op ry

Pro p enos síly od reakce v oblasti bederní páte e na mechanismus byla navržena op rná sou ást zobrazena na obrázku . 40. Jedná se o tvarovaný plechový díl o tlouš ce c . Na díle jsou vytvo eny horizontální a vertikální prolisy pro zvýšení tuhosti a vyst iženy otvory pro snížení hmotnosti, která iní .

Obr. 40. Návrh bederní op rky (s ozna ením detailu variant uchycení- B) Hlavová op rka

Vodící ty e

Rám op radla

Vrchní táhlo (varianta B)

Oko táhla

Spodní táhlo

Kulové ložisko

Pružina tažná (varianta B)

Bederní op rka Pružina tla ná (varianta A)

(48)

Byly navrženy dv varianty uchycení vrchního a spodního táhla. Obrázek . 41 zobrazu- je variantu A spolu s pr ezem. Jedná se o uchycení táhel k bederní op rce pomocí dvou ep d , které jsou sou ástí táhel. epy jsou uloženy do op rky v kluzných plastových pouzdrech (IGUS MCM-08-02) a axiáln zajišt ny t menovým kroužkem ( SN 02 2929.00).

a) b) Obr. 41. Uchycení bederní op rky var. A (a- iso pohled, b- pr ez)

1- bederní op rka, 2- spodní táhlo, 3- oko, 4- ep, 5- kluzné pouzdro, 6- t menový kroužek

Varianta B na obrázku . 42 p edpokládá uchycení táhel na spole ném epu bederní op rky a kluzná pouzdra umíst na na táhlech. Axiální zajišt ní táhel je realizováno pomocí t - menových kroužk .

Pro návrh mechanismu bude použita varianta B, protože obsahuje pouze jeden ep, kte- rý je nutné nava it na bederní op rku. ep je namáhán na obou stranách, tím je snížen moment, kterým je 'ucho' op rky ohýbáno a tak snížena možnost zp í ení v d sledku nesouososti.

(49)

a) b) Obr. 42. Uchycení bederní op rky var. B (a- iso pohled, b- pr ez)

1- bederní op rka, 2- spodní táhlo, 3- oko, 4- ep, 5- kluzné pouzdro, 6- t menový kroužek

7.2.2 Návrh vrchního a spodního táhla

Vrchní táhlo bylo navrženo ve dvou variantách a jedná se z ásti o ohýbanou trubku tlouš ky c d a sva enec. Obrázek . 43 znázor uje vždy symetrickou polovinu z obou variant. V horní ásti je táhlo uloženo v kluzném pouzd e (IGUS ECLM-16- 03) umož ující sférický pohyb a zárove axiální translaci. Toho je využito pro uchycení táhla k rámu a de facto je zde realizována te ná vazba k bodu, který je definován ve skice návrhu. Pro uchycení táhla k bederní op rce je p ipevn no oko, obrázek . 44. Hmotnost obou variant je srovnatelná a iní v etn ok e & B f B . (Bylo by otázkou prak- tických zkoušek a konzultací technolog , která z variant je vhodn jší. Slabé místo varianty A je v míst sváru v horní ásti, kde je táhlo namáháno ohybovým momentem od nárazu hlavy na op rku. Pro variantu B p edstavuje úskalí dodržení rovnob žnosti obou ty í vedených v kulo- vých kloubech.). Byla zvolena varianta B pro odhadovanou vyšší spolehlivost.

(50)

Obr. 43. Varianty A, B návrhu vrchního táhla Obr. 44. Oko vrchního táhla

Spodní táhlo obrázek . 45, je tvo eno plechovým výst ižkem o tlouš ce c a je vyztuženo prolisem ve st ední ásti. Na jedné / obou stranách (dle použité varianty uchycení k bederní op rce) je opat eno nava enými epy pro oto nou vazbu s rámem (a bederní op rkou).

Délka táhla, resp. osová vzdálenost ep je dána kinematickým návrhem a iní g . Táhlo je oto n uloženo v rámu pomocí již zmín ných kluzných pouzder a zajiš- t né t menovými kroužky. Hmotnost spodního táhla iní .

Obr. 45. Spodní táhlo

A B

(51)

7.2.3 Zp sob navrácení mechanismu do klidové polohy

P i vysunutí op rky, nárazu hlavy a uklidn ní situace po nehod , je t eba, aby se op rka vrátila do výchozí polohy. Pro tento ú el byly navrženy dv varianty vratné pružiny, obrázek . 46.Varianta A uvažuje tla nou pružinu (kuželovou pro vhodn jší zástavbu) umíst nou v horní ásti op radla a je vedena ty í vrchního táhla sm ující k op rce hlavy. Varianta B sestává z tažné pružiny a pouzdra (plastové, látkové- pro snížení vibrací a hluku zp sobené jejím chv - ním p i provozu a narážení do ostatních ástí sedadla). Dále je nutné, aby op rka snadno nevy- jížd la p i pouhém usednutí idi e do seda ky. Tento fakt vyžaduje vhodné p edepnutí pružiny.

Nalezení vhodné tuhosti pružin a jejich p edepnutí však není triviální a souvisí s použitým pol- strováním zádové ásti sedadla, tuhosti odpružení roštu a celkové zástavb . S ohledem na stabi- litu pružin je zvolena varianta B- použití tažné pružiny. Její hmotnost v etn krycího pouzdra

iní h#]^_9b & .

(Zde je vhodné zmínit, že dochází k vzájemnému t ení mezi bederní op rkou a vnit ní- mi ástmi op radla. Pro snazší vedení je bederní op rka vybavena vertikálními prolisy, ale p edpokládá se, že protilehlá ást op radla musí obsahovat kluzné plochy s vedením)

a) b)

Obr. 46. Návrhy pružin pro navrácení (a- poloha v klidu, b- ak ní poloha) Varianta A

(tla ná pružina)

Varianta B (tažná pružina)

References

Related documents

vyjádření minimálně v rozsahu 10 řádků k diplomové práci z hlediska splnění jejich cí!ů, využití metod řešení a návrhů opatření včetně formální úpravy, práce

Primární data jsou získána výhradně na základě odpovědí výzkumných otázek, sekundární data jsou původně shromážděna k jinému účelu, než je daný projekt (Mervart,

Učitelská profese, kompetence, čtený text, psaný text, příběh s dějem, báseň s rýmem, hra se slovy v myšlenkové mapě, automatické psaní rozvinuté v tvůrčí

Jako podpůrný systém této služby slouží recepční a rezervační systém Previo, který obsahuje celý komplex funkcí a umožňuje tak naplnit většinu business procesů,

partneři projektu veřejné zdroje vlastní zdroje ostatní.. Vlastní zdroje pokryla společnost Olympic Festivals s. o., potaţmo Český olympijský výbor jako

Teoretická část objasňuje odborné pojmy týkající se spokojenosti a loajality zákazníků, popisuje modely spokojenosti, atributy a faktory ovlivňující zákaznickou

Nicméně diplomantka prokázala schopnost získat potřebná data, dobře je vyhodnotit a dospět k jednoznačným závěrům, které využila v návrhu doporučení pro

Jak je zmíněno v úvodu, přítomnost procesního média (plyn, mlha, kapalina, pasta) v zóně řezání významně ovlivňuje výsledný efekt procesu řezání, především