Wzmocnienia boczne

Istotnymi elementami wzmacniającymi ustrój nośny każdego samochodu oso-bowego (ale nie tylko, dotyczy to także pozostałych samochodów) są energochłon-ne elementy karoserii pojazdu w postaci wzmocnień bocznych, które pokazano na rysunku 131. Zadaniem ich jest pochłanianie części energii uderzenia i przenosze-nie deformacji w zakresie sprężysto-plastycznym, z jednoczesnym zapewprzenosze-nieprzenosze-niem bezpieczeństwa biernego kierowcy i pasażerów w pojeździe. Odkształcenia podczas bocznego uderzenia nie mogą wejść w kontakt z kierowcą lub pasażerami. Główną rolą wzmocnień bocznych, które podczas zderzenia bocznego najczęściej ulęgają uszkodzeniu, jest ochrona przed obrażeniami klatki piersiowej, miednicy oraz gór-nej części nóg.

Rys. 131. Wzmocnienie boczne ściany i drzwi samochodu

Uderzenia boczne są drugim pod względem częstości występowania wypadków drogowych (rys. 132). Mogą one mieć różne postacie, ale najczęściej występują ude-rzenia w inny pojazd oraz zdeude-rzenia z obiektami przydrożnymi, takimi jak: drzewa słupy, najczęściej spowodowane poślizgiem. Na rysunku 132 pokazano wypadek dro-gowy zderzenia czołowo-bocznego dwóch samochodów. Podczas takiej kolizji bardzo

ważne jest wyposażenie samochodu we wzmocnienie boczne, które pochłaniałoby energię uderzenia i ograniczyło deformację bocznej części nadwozia.

Rys. 132. Wypadek drogowy, zderzenie czołowo-boczne

Podstawowymi elementami są tu podłużne wzmocnienia drzwi bocznych w po-staci rur lub wytłoczek ze stali niskostopowej o zwiększonej wytrzymałości (rys. 133). Kilku producentów stosuje we wnętrzu drzwi wkładki z pianki poliuretanowej, któ-rych zadaniem jest absorpcja energii uderzenia. Bardziej kompleksowe rozwiązania polegają na odpowiednim wzmocnieniu progów bocznych, poprzecznic i słupków.

Innym rozwiązaniem jest wyposażanie samochodu w sztywny środkowy słupek ulegający kontrolowanemu złamaniu. System ten stanowi zabezpieczenie użytkow-ników dzięki skuteczniejszemu wykorzystaniu specjalnych wyściółek wbudowa-nych w płaty drzwi i ograniczeniu jego przesunięcia do wnętrza kabiny. Do zabez-pieczenia ścian bocznych przyczynia się również dwukrotnie zwiększona grubość środkowego słupka i poprzeczki dachowej. Należy również wspomnieć o wzmoc-nieniu w środkowej części oraz umieszczonych w drzwiach elementach, zapobie-gających wgniataniu. Zastosowano również system uniemożliwiający skręcanie słupka, którego podstawowym zadaniem jest ograniczenie ryzyka wyrwania przed-nich drzwi podczas zderzenia. Wzmocnienia progów wprowadza się w celu prze-niesienia części obciążeń pochodzących od uderzenia bocznego pomiędzy kołem przednim a tylnym (rys. 132). Badania nad bezpieczeństwem biernym przy uderze-niu bocznym w pojazdach są prowadzone przez koncerny samochodowe, które w swoich modelach poszczególnych pojazdów wprowadzają przebadane wzmoc-nienia boczne połączone z całym ustrojem nośnym pojazdu.

Rys. 135. Szczegóły wzmocnienia bocznego w samochodzie Volvo S80

Wzmocnienia boczne stosowane w samochodach marki VOLVO polegają na wstawieniu belki o profilu kołowym (rys. 134), która zostaje poprzecznie zamontowa-na w drzwiach pomiędzy słupkiem środkowym a przednim oraz tylnym (rys. 135). Podobne rozwiązania wzmocnień bocznych w drzwiach są stosowane w innych mar-kach samochodów, których przykładem mogą być te przedstawione na rysunku 136, zastosowane przez firmę BMW.

Firma Volvo jest liderem w obszarze wprowadzania rozwiązań i innowacji w zakresie bezpieczeństwa biernego, należy tu wymienić Side Impact Protection

System w skrócie SIPS. Jest to system zabezpieczający przed bocznymi

uderzenia-mi, który został opatentowany przez firmę Volvo. SIPS działa tak, aby w wypadku uderzenia bocznego rozproszyć energię uderzenia na cały ustrój nośny pojazdu. Częścią wyposażenia tego systemu są boczne poduszki powietrzne, które doskonale uzupełniają i integrują się w połączeniu z energochłonnymi elementami wykonany-mi ze stali o dużej wytrzymałości, dzięki czemu zostaje ograniczona możliwość na-ruszenia przestrzeni życiowej w pojeździe. Oficjalne statystyki potwierdzają, że za-stosowanie układu SIPS i bocznych poduszek powietrznych przyczynia się do zmniejszenia liczby poważnych urazów klatki piersiowej o ponad 50%.

Rys. 136. Wzmocnienia boczne zastosowane w nadwoziu i drzwiach samochodu marki BMW

Wzmocnienie boczne karoserii samochodu jest sprawdzane za pomocą symula-cji numerycznych crash-testów uderzenia bocznego pojazdu z przeszkodą. Do tego celu budowane są modele dyskretne całych samochodów i za pomocą metody ele-mentów skończonych [1, 40, 138] poddawany jest on symulacjom zderzeniowym w zakresie sprężysto-plastycznym, dla różnych prędkości pojazdu i konfiguracji warunków brzegowych. Przykładowe zderzenia boczne pojazdu z przeszkodą poka-zano na rysunku 137.

Rys. 138. System wzmocnienia drzwi bocznych i połączenie słupka B w jedną ramę z pozostałymi elementami

Z otrzymanych wyników symulacji numerycznej uderzenia bocznego samochodu (rys. 137) wynika, że istotną rolę na ścianie bocznej każdego samochodu pełni słupek B. Więk-szość nowych modeli samochodów ma wzmocnione słupki B, które podczas uderzenia bocznego bezpośrednio przenoszą siłę uderzenia. Słupek B jest geometrycznie optymalnie ukształtowany. Bardzo ważne jest połączenie słupka z profilem dachu i belką poprzeczną w dachu łączącą oba słupki B i tworzącą jedną ramę w postaci kabłąka, co przedstawiono na rysunku 138. W dolnej części słupek B jest połączony z progiem, gdzie jest odpowied-nio wzmocodpowied-niony, a następnie zespolony z płytą podłogową. Dodatkowo, prawie w każ-dym modelu samochodu osobowego, słupek B jest łączony z belką poprzeczną w płycie podłogowej lub dwoma belkami, przebiegającymi skośnie w płycie podłogowej (rys. 138). Rama przednich drzwi z trzema bocznymi wzmocnieniami (rys. 138) oraz rama tylnych drzwi z jednym wzmocnieniem zostały usztywnione i mogą pochłonąć energię zderzenia bocznego.

9.3. OCHRONNE ROZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE