8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
1/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
Astazi, sistemele inteligente de siguranta sunt instalate in automobilele
moderne pentru a micsora riscul producerii de accidente. De exemplu un sistem
pentru airbaguri care este format din mai multe subsisteme care sunt integrate pentru
a include senzori de greutate, senzori de imagine, senzori pentru accident si un
sistem de monitorizare a presiunii in pneuri. Acest studiu prezinta o proiectare a unui
scaun inteligent de automobil, care este echipat cu un sistem de tip senzorial cutraductor de sarcina dinamometric. Capsulele dinamomterice sunt folosite pentru
detectarea greutatii unui pasager in vederea relizarii unui sistem de tip airbag.
Designul propus este validat pentru variatia de forte si analiza a solicitarilor folosind o
incarcatura de 80 kg pentru a simula greutatea unui pasager. Rezultatele in urma
validarii proiectului arata configuratia propusa si materialul ca fiind corespunzatoare
utilizarii in cadrul unei aplicatii cu un scaun inteligent de automobil.
Introducere
ndustria auto evolueaza rapid. n fiecare an componente auto noi si mai bune
sunt adoptate de fabricantii de automobile in vederea imbunatatirii sigurantei si
confortului pasagerilor precum si a esteticii. !istemele nteligente de !iguranta
".!.!.# au ca scop optimizarea sigurantei si confortului pasagerilor. Aceste sisteme
sunt echipate cu sisteme de siguranta pentru a avertiza conducatorii auto de
pericolele de pe strada ce pot aparea. Cercetarea privind siguranta automobilelor
costa miliarde de dolari in fiecare an, lasand deoparte ranitii, mortii precum si
efectele adverse asupra mediului incon$urator.
Aceasta lucrare prezinta proiectarea unui scaun de automobil care
incorporeaza un sistem cu traductoarer de sarcina dinamometrice. Dozele
tensometrice sunt folosite pentru detectarea greutatii si a pozitiei pasagerului in cazul
deschiderii airbagului in cadrul unui !istem nteligent de !iguranta. !caunul de
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
2/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
automobil este o parte componenta a caracteristicilor de imbunatatire a !istemelor
nteligente de !iguranta in ceea ce priveste detectarea pericolele aparute pe drum.
Acesta combina mai multe subsisteme precum un senzor de greutate, detector de
imagine, sistem pentru coliziune si un sistem de monitorizare a presiunii in pneuri.
!ubsistemele, care sunt in ma$oritate bazate pe senzori, sunt combinate pentru a
furniza informatii precise pentru lansarea airbagului "%igura . Airbagul va fi lansat in
circumstante precum pericolele ce pot avea loc la viteze specifice, pozitia
conducatorului auto fata de locul de declansare al mecansimului airbagului si
prezenta soferului in autovehicul.
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
3/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
'roiectarea unui scaun
de automobil propus in acest
studiu ia in considerare
folosirea unui sistem de tip
senzorial cu traductoare de
sarcina dinamometrice bazat
pe principiul puntii (heatstone. )n echipament receptor pentru lungimile de unda
transforma incarcatura in curent electric la iesire. Doza tensiometrica este capabila
sa detecteze cu mare precizie pasagerul si pozitia airbagului. %igura * arata tipul de
traductor de sarcina dinamometric folosit.
n timp ce sistemele inteligente sunt adoptate pentru a asigura siguranta
pasagerilor, la fel de importante sunt confortul pasagerilor si estetica. ndustria auto
incura$eaza cercetarea si dezvoltarea analizei confortului, in special in ceea ce
priveste scaunul de automobil si pozitionarea corpului uman in acesta. ntelegerea
biomecanicii diferitelor posturi ale conducatorilor auto este un aspect important al
designului ergonomic. )n design de scaun bine realizat contribuie la evitarea unor
afectiuni dureroase precum durerile de spate datorate pozitiei de stat
necorespunzatoare.
Antropometria , stiinta care se ocupa cu studiul dimensiunilor omului, precum
lungimi, forma, masa, centrul de greutate, inertia corpului uman si capacitatea de a
lucra, este necesara pentru aplicatii ce tin de ergonomie. 'entru determinarea formei
si dimensiunilor unui produs, caracteristicile corpului uman formeaza baza in ceea ce
priveste determinarea valorilor dimensionale. Acest lucru este cunoscut sub
denumirea de studiu al factorilor umani si analizeaza interactiunea dintre oameni si
produse. +ste deci obiectivul acestui studiu de a propune un design ergonomic
pentru un scaun care este echipat cu senzori de sistem pentru lansarea unui sistem
inteligent de airbaguri.
%igura
%igura
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
4/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
Proiectare si metodologie
Acest studiu se concentreaza pe aspectele de proiectare care asigura
confortul si fiabilitatea la scaunele inteligente de automobil. n acest scop, au fost
alese configuratia si materialele pentru scaunul de autovehicul. 'roiectarea scaunului
de automobil urmeaza metodologia standard pentru ingineria proiectarii incepand de
la culegerea de informatii pana la fazele de concept, de realizare efectiva a
produsului si de retusare. Conceptele de design au fost generate pe baza
obiectivelor de proiect identificate. 'osibilele concepte de design au fost evaluate si
selectate pe baza criteriului de identificare a designului si in cele din urma a fost ales
conceptul final. Conceptul final a fost apoi validat in ceea ce priveste structura si
analiza rezistentei acestuia folosinduse un soft-are de proiectare asistata de
calculator ce sa concentrat asupra pernei de sezut, a structurii cadrului si a
platformei traductorului de sarcina dinamometric. %iecare din aceste componente a
fost supusa la diferite presiuni de incarcare pentru a reprezenta greutatea unui
conducator auto si a unui pasager
Rezultate si
discutii
Designul
scaunului de
%igura
%igura
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
5/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
automobil )n design ergonomic al unui scaun de automobil are nevoie de date
privind compatibilitatea scaunului cu dimensiunile umane. Designul final al pernei de
sezut este aratat in figura . Aceasta figura arata ca dimensiunile scaunului de
automobil luand in considerare cerintele legate de ergonomie. Cea mai buna pozitie
pentru confortul conducatorului auto este cu genunchii coborati la acelasi nivel cu
coapsele. n ceea ce priveste manevrarea pedalei, calcaiele trebuie folosite in loc sa
rasucim in mod constant glezna
si sa provocam astfel o
solicitare excesiva a oaselor.
!tatul pe o perna de sezut tare
poate avea ca efect advers
afectarea pelvisului. !tatul pe o
banca de lemn plata poate
cauza varfuri de presiuni pe
fese in comparatie cu o perna de sezut moale.
1rebuie mentionat ca asemenea presiuni ridicate
sunt tolerabile pentru scurte perioade de timp.
%igura / arata contururile de presiuni pe o perna
de sezut spongioasa si o harta de presiune D.
)n varf mare de presiune cauzeaza disconfort
pasagerului si determinana o calitate slaba a
sofatului. Alegerea materialului corespunzator
pentru perna de sezut este deasemenea necesara pentru asigurarea confortului
pasagerului. 'entru designul propus al scaunului de autovehicul, dimensiunea pernei
de sezut este de /23 x **4 x /88 mm "5atime x 6rosime x 5ungime#. Capsulele
dinamometrice de tip senzorial sunt realizate din alia$ de aluminiu in forma
dreptunghiulara cu dimensiunile de &30 x 3 x /0 mm. 1raductoarele de sarcina
dinamometrice sunt in general plasate la colturile cadrului scaunului , sub perna de
sezut pentru a furniza date precise bazate pe greutatea utilizatorului. Aran$amentulcapsulelor dinamometrice este aratat in figura 3. 1raductoarele de sarcina
%igura%igura
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
6/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
dinamometrice si platforma acestora sunt plasate intrun compartiment al scaunului
de automobil aflat sub perna de sezut dupa cum se poate observa in figura 4.
!tudiul include identificarea locatiei corecte a capsulelor dinamometrice si a
formei compartimentului pentru a asigura atat confortul pasagerilor cat si protectia
traductoarelor. Capsulele dinamometrice sunt dure si pot cauza disconfort
pasagerilor daca nu sunt plasate corespunzator sub perna de sezut.
n acest scop, a fost propus un compartiment cu dimensiunile de *80 x 20 x
/3 si cu o distanta de *3 mm fata de partea de dedesubt a scaunului. Designul
permite ca senzorii sa fie plasati sub perna de sezut a scaunului. 'asagerii nu vor
simti duritatea acestor traductoare datorita grosimii stratului pernei de sezut dispus
deasupra senzorilor. 'entru a nu afecta functionalitatea capsulelor dinamometrice,
un strat subtire de *,3 mm grosime este plasat deasupra si sub traductoare. Acest
lucru va asigura o distributie uniforma a greutatii pasagerului. 'entru siguranta dar si
din motive estetice compartimentul capsulelor dinamometrice este acoperit7 poate fi
totusi deschis sau inchis prin folosirea unui mecanism de glisare.
Designul complet al scaunului ergonomic de
automobil este prezentat in figura 2.
)rmatoarele paragrafe contin informatii
despre alegerea materialului si a configuratiei de%igura
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
7/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
design a scaunului de automobil, informatii ce se concentreza asupra a
componente principale perna de sezut, platforma sistemului senzorial si cadrul
scaunului. 1oate cele componente au fost supuse unei analize de design folosindu
se o incarcatura de 80 kg care reprezinta greutatea unui adult.
Alegerea materialului
Alegerea materialului optim pentru perna de sezut, cadrul scaunului si
platforma traductoarele de sarcina dinamometrice a fost dusa la capat cu a$utorul
soft-areului Cambridge +ngineering !elector "C+!#. Cerintele functionale si
limitarile fiecarei componente au fost specificate si, prin analiza manuala si
computerizata, a fost identificat materialul optim.
'entru materialul pernei de sezut, elasticitatea dar si rigiditatea sunt necesare
pentru asigurarea confortului. Deasemenea, materialul nu trebuie sa fie prea greu, cu
durata de utilizare si cost rezonabile. Cel mai important, trebuie sa asigure suportpentru o postura stabila. aterialul optim identificat de C+! este 'olimerul spongios
flexibil si cu densitate medie. n ceea ce priveste cadrul scaunului, materialul trebuie
sa aiba o duritate corespunzatoare si un pret rezonabil. aterialul identificat de C+!
este 9telul :ealiat Recopt A! &0*3. 'entru platforma traductoarelor de sarcina
dinamometrice care va fi supusa la forte de compresie, materialul trebuie sa fie usor
si cu rezistenta ridicata. %oarte important, acesta nu trebuie sa induca campuri
magnetice care pot afecta functionarea capsulelor dinamometrice. aterialul
identificat de C+! este 'olietilena cu Densitate Ridicata, un nemetal cu inalta
rezistenta.
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
8/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
Concluzii aupra validarii
proiectului
'latforma traductoarelor
de sarcina dinamometrice
%igura 8a arata locurile de
dislocuire si valorile incarcaturii
platformei cand aceasta este
supusa une greutati de 28/,8:
"80kg#. Rezultatele arata ca
platforma a suferit o deformare maxima de 0,*&43 mm concentrata la marginile
acesteia.
%igurile 8b si 8c arata distributia
fortelor si localizarea acestora pe
platforma. ;aloarea minima a fortei este
de &,4*x&0in timp ce valoarea maxima
este de *,43&x&04 : m*. ;aloarea
maxima este localizata sub platforma in
gura
%igura
gura
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
9/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
conditiile in care greutatea este concentrata
la colturile platformei.
'erna de sezut Analiza pernei de sezut este concentrata asupra
compartimentului capsulelor
dinamometrice care se afla sub
perna de sezut. +ste important sa
se asigure ca deformarea perneide sezut sa nu afecteze
functionalitatea sistemului
senzorial cu traductoare
dinamometrice. %igura
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
10/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
Cadrul scaunului
Analiza este necesara pentru a
verifica daca structura cadrului
localizat sub scaunul
automobilului are rezistenta si
durabilitatea necesare pentru a
rezista greutatii pasagerilor.
%igura &0a arata localizarea
deformarii si valorile acesteia
cand scaunul este supus unei greutati de 28/,/
: "80kg#. ;aloarea maxima a deformarii este
de 0,00**8 mm si este localizata la capatul
structurii.
%igura &0b prezinta distributia fortelor si localizarea lor pe platforma. ;aloarea
maxima a tensiunii este de &,/
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
11/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
&0*3, cu o rezistenta maxima de ,**3x&08: m*, a suferit o solicitare maxima de
numai &,/
8/13/2019 Proiectarea Unui Scaun Inteligent de Automobil in Vederea Asigurarii Confortului Si Fiabilitatii
12/12
Proiectarea unui scaun inteligent de automobil
Element de siguranta pasiva
Designing for Comfort and Reliability in an Intelligent Car Seat (format pdf )
1D.A. Wahab, 1N.F. Adull Manan, 2M.A. Hannan, 1S. Abdullah and 2A. Hussain
1Department of Mechanical and Materials Enineerin,
2Department of Electric, Electronic and S!stems Enineerin,
Facult! of Enineerin, National "ni#ersit! of Mala!sia, $%&'' "(M )ani, Selanor,
Mala!sia
American Journal of Applied Sciences 5(12): 1787-1792, 2008