proiectarea unui scaun inteligent de automobil in vederea asigurarii confortului si fiabilitatii

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


2/12



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.


3/12



'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


4/12



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


5/12



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


6/12



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


7/12



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.


8/12



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


9/12



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


10/12



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 &,/


11/12



&0*3, cu o rezistenta maxima de ,**3x&08: m*, a suferit o solicitare maxima de

numai &,/


12/12



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

proiectarea unui scaun inteligent de automobil in vederea asigurarii confortului si fiabilitatii

Documents