چگونگی کارکرد کمربند ایمنی خودرو و بررسی تمام نکات مهم مربوط به آن

0 1,236 زمان تقریبی مطالعه 10 دقیقه

کمربند ایمنی و صندلی‌های اتومبیل درصورتی‌که به‌درستی از آن‌ها استفاده شود با درصد بالایی برای جلوگیری از مرگ و کاهش صدمات به هنگام تصادف مؤثر هستند. آیا می‌دانید هنگامی‌که با اتومبیل تصادف می‌کنید، احتمال مرگ شما از ۱ در ۸۴ وجود دارد؟ با استناد به گزارش ادارهٔ ملی ایمنی بزرگراه‌های آمریکا (NHTSA) استفاده از کمربند ایمنی احتمال مرگ‌ومیر سرنشینان جلو خودرو را به ۵۰ درصد کاهش می‌‌دهد. باتوجه‌به این آمار همیشه سعی کنید به هنگام رانندگی و یا سوارشدن وسیله نقلیه از کمربند ایمنی استفاده کنید.

شاید برای شما سؤال پیش بیاید که کمربند ایمنی چطور کار می‌کند؟ در این مقاله سایت رینگو در مورد چگونگی کارکرد کمربند ایمنی خودرو صحبت می‌کنیم. اگر شما هم مایل هستید درباره این موضوع بیش‌تر بدانید با ما همراه باشید.

تاریخچه کمربند ایمنی

اولین کمربند ایمنی ثبت شده در دنیا مربوط به فرد آمریکایی به نام «ادوارد جی کلاگون» است. او در ۱۰ فوریه ۱۸۸۵ به‌منظور حفظ امنیت توریست‌ها در تاکسی، اقدام به ساخت کمربند ایمنی کرد. پس از آن از این ایده استقبال شد و به هنگام ساخت و تولید وسایل نقلیه، کمربند ایمنی را به اتومبیل‌ها اضافه کردند تا در زمان حادثه سرنشینان خودرو را در جای خود نگه دارد و از جان آن‌ها مراقبت کند. اما همچنان به ایمنی این وسیله توجه کمی می‌شد.

در اواخر دهه ۱۸۰۰ «جورج گیل» یک مهندس آمریکایی، کمربند ایمنی خودرو را اختراع کرد. خلبانان از این کمربند برای قرارگرفتن در جای خود، در هواپیماهای بدون موتور استفاده می‌کردند.

هرچند که کمربند ایمنی خودرو در دهه ۱۸۰۰ اختراع شد، اما تا ۱۹۳۰ به آن توجه نمی‌شد. پس از آن پزشکان آمریکایی این وسیله را تست کردند و تولیدکنندگان ترغیب شدند در تولید وسایل نقلیه از کمربند ایمنی استفاده کنند.

در سال ۱۹۵۴ در آمریکا، رانندگان مسابقات اتومبیل‌رانی را ملزم به پوشیدن کمربند ایمنی در زمان مسابقه کردند. در واقع شرکت‌کنندگان این مسابقه اولین کسانی بودند که از کمربند ایمنی خودرو استفاده کرده و از جان خود را در برابر خطرهای احتمالی به هنگام رانندگی محافظت کردند.

کمربند ایمنی خودرو چیست؟

یک وسیله محافظتی جهت جلوگیری از جابه‌جایی ناگهانی سرنشینان خودرو به هنگام توقف و یا برخورد با و مانع و یا وسایل نقلیه دیگر حفظ کند. در زمان حوادث رانندگی عملکرد کمربند ایمنی خودرو در کمتر از نیم ثانیه است.

کمربند ایمنی خودرو چطور کار می‌کند؟

ایده ابتدایی در مورد کمربند ایمنی بسیار ساده است. این وسیله که شبیه تسمه است، وظیفه دارد که در اثر توقف ناگهانی و برخورد نگهانی خودرو، شما را ثابت در جای خود نگه دارد تا سرتان به شیشه، فرمان یا داشبورد خودرو برخورد نکند.

چرا در زمان تصادف به سمت جلو پرتاب می‌شویم؟

به دلیل پدیده اینرسی زمان تصادف به سمت جلو پرتاب می‌شویم.

حالا باید دید اینرسی چیست؟ اینرسی تمایل جسم برای حفظ حرکت با سرعت و مسیر مشخص است تا زمانی که عامل دیگری بخواهد جلوی این حرکت را بگیرد. اینرسی در واقع مقاومت جسم در برابر تغییر حرکت است.

مفهوم تصادف و قوانین فیزیکی حاکم بر آن

اگر یک خودرو با سرعت ۵۰ کیلومتر در حال حرکت باشد اینرسی تلاش می‌کند این سرعت را در همین حالت ۵۰ کیلومتر حفظ کند. مقاومت هوا و سرعت در جاده به طور مداوم سعی می‌کند این انرژی را تا حدی کاهش دهد، اما موتور خودرو این اتلاف انرژی را جبران می‌کند.

علاوه بر خودرو، سرنشینان و اشیاء موجود در خودرو، هرکدام اینرسی خاص خود را دارند که با اینرسی خودرو تفاوت دارد. تصور کنید در حال رانندگی با سرعت ۵۰ کیلومتر هستید: سرعت شما و سرعت ماشین تقریباً برابر است، بنابراین احساس می‌کنید شما و ماشین مانند یک جسم واحد در حال حرکت هستید. اما اگر اتومبیل شما به یک کیوسک تلفن برخورد کند، کاملاً اینرسی شما و خودرو مستقل از یکدیگر است. نیروی آن کیوسک تلفن یا شیء باعث توقف ناگهانی ماشین می‌شود، اما سرعت شما ثابت می‌ماند.

بدون کمربند ایمنی یا با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت، یا به فرمان خودرو برخورد می‌کنید و یا با همین سرعت از شیشه به بیرون پرتاب می‌شوید. همان‌طور که کیوسک تلفن می‌تواند سرعت شما را کاهش دهد، داشبورد یا شیشه جلو اتومبیل یا جاده با نیرویی که وارد می‌کنند، باعث کاهش سرعت شما می‌شوند.

مهم نیست که در یک تصادف چه اتفاقی رخ می‌دهد، اما همیشه عاملی وجود دارد که سرعت شما را کاهش می‌دهد و یا ممکن است باعث مرگ شود و یا حتی بدون هیچ خراشی از خودرو پرتاب شوید.

اگر زمان تصادف سرتان به شیشه جلو بخورد به دلیل این‌که شیشه سطح محکمی دارد، باعث می‌شود که نیروی نگه‌دارنده سرعت، روی یکی از آسیب‌‌پذیرترین قسمت‌های بدنتان یعنی سر متمرکز شود و باعث مرگ یا آسیب‌دیدگی شدید روی سر شود. به همین دلیل، باید اینرسی سرنشینان خودرو با اعمال نیرو کنترل شود. این نیرو باید به‌صورت کنترل شده باشد تا به سرنشینان خودرو آسیب وارد نکند.

اما نقش کمربند ایمنی چیست؟

وقتی شما کمربند ایمنی دارید، این کمربند با اعمال نیروی بازدارنده بر روی قسمت‌های کم‌خطر بدن، نیروی حاصل از برخورد را توزیع می‌کند و مدت زمانی که نیرو اعمال شده را کاهش می‌دهد و از آسیب به اعضای مهم بدن جلوگیری می‌کند.

نقش کمربند ایمنی

گرفتن ضربه

در قسمت قبل متوجه شدیم هر زمانی خودرو توقف ناگهانی داشته باشد، سرنشینان آن نیز متوقف می‌شوند. وظیفه کمربند ایمنی توزیع این نیروی وارد شده به قسمت‌های قوی بدن است تا فرد آسیب کمتری ببیند و به بیرون پرتاب نشود. کمربند ایمنی از دو قسمت تشکیل شده است:

بخشی که بر روی قسمت فوقانی بدن (دور کمر) قرار می‌گیرد و بخش دیگر از روی شانه تا روی قفسه سینه قرار گرفته است. کمربند ایمنی به طور محکم به بدنه اصلی خودرو متصل می‌شود تا عملکرد مناسبی در هنگام تصادف داشته باشد. درصورتی‌که به‌صورت صحیح از کمربند ایمنی استفاده شود، هنگام تصادف بخش عظیمی از نیروی بازدارنده به قسمت میانی بدن و قفسه سینه وارد می‌شود که اغلب اوقات بدون آسیب جان سرنشینان خودرو را حفظ می‌کند. این نیروی بازدارنده در سطح بدن پخش می‌شود، به همین دلیل نیروی اعمالی در زمانی که بدون کمربند فقط بر قسمت سر متمرکز می‌شود، کمتر است.

الیافی که در ساخت کمربند ایمنی به کار برده شده‌اند، قابلیت کشسانی اندکی دارند و آزادی کمی به سرنشین می‌دهد تا موقع تصادف سرنشین به شیشه جلو یا کنار و یا فرمان اتومبیل برخورد نکند.

ساده‌ترین نوع کمربند ایمنی را می‌توانید در ترن‌های هوایی مشاهده کنید. این کمربندها از الیافی با استحکام بالا ساخته شده‌اند و به بدنه ترن با پیچ‌ومهره شده‌اند و آزادی حداقلی به سرنشین می‌د‌هد. سرنشین در این حالت ایمنی بالایی دارد. اما چون حالت فشردگی را حس می‌کند، احساس راحتی ندارد.

کمربندهای ایمنی خودروها را به‌راحتی می‌توانید باز یا جمع کنید. این کمربندها جوری طراحی شده‌اند که به سرنشین اجازه می‌دهد طول کمربند را کم یا زیاد کند تا هنگام نشستن احساس راحتی کند و همواره ایمنی لازم را روی صندلی داشته باشد.

مکانیزم استفاده شده در کمربند‌های ایمنی

در کمربندهای ایمنی معمول، تسمه کمربند به یک مکانیزم جمع‌کننده متصل است. هسته مرکزی این مکانیزم از یک قرقره تشکیل شده است که در انتهای یک فنر با نیروی چرخشی وجود دارد و نیروی لازم را برای چرخاندن به قرقره وارد می‌کند. مکانیزم این کمربند ایمنی به‌گونه‌ای است که وقتی می‌خواهید کمربند ایمنی را ببندید مجبور می‌شوید آن را بکشید تا طول کمربند را برای محافظت از خودتان به طور متناسب تنظیم کنید.

وقتی کمربند ایمنی را می‌کشید، قرقره آن به‌صورت پادساعت‌گرد (به حرکت مخالف در جهت عقربه‌های ساعت پادساعت‌گرد می‌گویند) می‌چرخد و در نهایت فنر چرخشی آن به‌صورت پادساعت‌گرد جمع می‌شود.

انرژی پتانسیل فنر باعث گردش ساعت‌گرد (چرخش در جهت عقربه‌های ساعت) قرقره و جمع‌شدن تسمه کمربند می‌شود. این مکانیزم طوری طراحی شده است که علاوه بر جمع‌کردن تسمه، هنگام استفاده از کمربند ایمنی محکم روی بدن قرار بگیرد.

قفل‌های کمربند ایمنی در حال حاضر به دو صورت هستند:

قفلی که با تغییر ناگهانی در حرکت خودرو فعال می‌شود

در این سیستم قفل هنگامی‌که سرعت خودرو به‌صورت ناگهانی کاهش می‌یابد، قرقره قفل می‌شود. مانند برخورد با جسم یا زمان تصادف. در این هنگام کمربند قفل می‌شود و از افزایش طول تسمه خودرو و برخورد راننده و سرنشینان به شیشه یا فرمان جلوگیری می‌کند. در بخش مرکزی این مکانیزم یک آونگ وزنی مشخص است که به دندانه‌ای متصل است. هنگام وقوع تصادف، اینرسی آونگ وزنی را به سمت جلو و در نتیجه آن، دندانه متصل به سر دیگر آونگ و دندانه‌های قرقره درگیر می‌شود. وقتی دندانه‌ها درگیر می‌شود، چرخش قرقره و افزایش طول کمربند ایمنی متوقف می‌شود. پس از تصادف حالت سکون برقرار می‎شود، آونگ مجدد در حالت تعادل قرار می‌گیرد و دندانه‌ها از یکدیگر جدا می‌شوند و عملکرد کمربند ایمنی به حالت عادی برمی‌گردد.

قفلی که با تغییر ناگهانی در تسمه کمربند فعال می‌شود

در این سیستم قفل، سرعت چرخش قرقره عامل فعال‌شدن قفل کمربند ایمنی است. قطعه اتصالی در این مکانیزم کلاچی گریزازمرکز است. منظور از کلاچی گریز یک سیستم قفل خودکار است که به هنگام وقوع تصادف سبب می‌شود کمربند آزاد نشود و سرنشین به جلوی خودرو کشیده نشود. در نمونه‌های ساده این نوع کمربند ایمنی، روی قرقره اهرمی متصل به فنر وجود دارد که در حالت چرخش عادی و آرام قرقره کام روی آن قرار دارد. با چرخش قرقره سریع‌تر از میزانی که تعیین شده است، فنری که به اهرم متصل است، تحت تأثیر نیروی گریزازمرکز زبانه اهرم به سمت خارج از قرقره حرکت می‌کند. با این جابه‌جایی دندانه خارج از قرقره با اهرم درگیر می‌شود. دندانه یاد شده درون مسیری منحنی که چند دندانه دیگر وجود دارد، می‌لغزد و این لغزش تا انتهای مسیر سبب حرکت کردن جزئی دندانه‌‌ها و بالا آمدن و قفل شدن آن‌ها با دندانه‌های قرقره می‌شود.

سیستم پیش کشنده کمربند ایمنی

گاهی اوقات تسمه کمربند ایمنی محکم دور بدن سرنشینان خودرو قرار نمی‌گیرد و هنگامی‌که کمربند ایمنی را استفاده می‌کنند، کمی آزاد است و سرنشین با بستن کمربند احساس راحتی می‌کند. اما همین شل بودن اندک تسمه در هنگام تصادف، فاصله بین مرگ و زندگی را مشخص می‌کند. از همین‌جا ایده مکانیزم سیستم پیش کشنده کمربند ایمنی شکل گرفت. سیستم پیش کشنده کمربند ایمنی دور بدن سرنشینان خودرو را محکم می‌کند و از به جلو پرتاب شدن آن‌ها به سمت شیشه و یا فرمان جلوگیری می‌کند.

این سیستم معمولاً به طور هم‌زمان با سیستم قفل خودرو هماهنگ کار می‌کند. انواع مختلفی از سیستم‌های پیش کشنده وجود دارد. هدف همه این سیستم‌ها تنگ کردن تسمه کمربند ایمنی به دور بدن سرنشین خودرو است. برخی از این مکانیزم‌ها سبب چرخش کل مکانیزم جمع‌کننده کمربند و برخی فقط سبب چرخش قرقره می‎شوند.

عموماً سیستم پیش کشنده کمربند ایمنی به سیستم‌های فعال‌کننده کیسه هوا متصل است. در ساخت سیستم‌های پیش کشنده از موتورهای الکتریکی سلونوئیدی یا مواد پیروتکنیک استفاده شده است. بیشتر این سیستم‌ها بر اساس پیروتکنیک طراحی شده است. در این سیستم سیلندر و پیستون حاوی مواد پروتکنیک ضمن این‌که با قرقره اصلی کمربند ایمنی متصل است، از طریق سیم‌هایی به واحد کنترل‌کننده کیسه‌های هوا وصل می‌شود. این واحد کنترل‌کننده وقتی تصادف را تشخیص دهد در فاصله‌ای زیر یک ثانیه با ارسال جریان الکترونیکی به پیستون سیستم پیش کشنده سبب فعال‌شدن و انفجار کنترل شده مواد پروتکنیک می‌شود و پس از آن دستور باز شدن کیسه‌های هوا را ارسال می‌کند.

محدودکننده نیرو

در مواقعی که خودرو با سرعت بسیار شدید دچار تصادف می‌شود، اینرسی سرنشینان خودرو زیاد است. یعنی هرچه با سرعت بیش‌تری به مانع برخورد کنید، نیروی بیش‌تری برای مهار سرعت سرنشینان خودرو نیاز است. در این شرایط کمربند ایمنی نیروی زیادی به بدن فرد وارد می‌کند و گاهی اندازه این نیرو به‌قدری زیاد است که می‌تواند باعث ایجاد خسارت‌های جبران‌ناپذیری شود. باتوجه‌به این شرایط کمربندهای ایمنی به مکانیزمی مجهز شده‌اند که در این موقعیت حداکثر نیروی اعمالی کمربند بر فرد را کنترل می‌کند و میزان آسیب‌های ناشی از کمربند را به حداقل می‌رساند.

مکانیزم این کمربندها در شرایطی که نیروی زیادی به شخص وارد می‌شود طول کمربند ایمنی بیش‌تر می‌شود و نیرویی که به شخص وارد می‌شود، فشار کم‌تری دارد و امکان آسیب‌دیدن آن حداقل است.

در سیستم‌های کمربند اتوماتیک میله‌ای پیچشی در قسمت جمع‌کننده کمربند وجود دارد. این میله از یک سو به مکانیزم قفل کمربند ایمنی و از سوی دیگر به قرقره متصل است. وقتی‌که تصادف شدید رخ می‌دهد اینرسی سرنشین نیروی زیادی به تسمه کمربند و قرقره وارد می‌کند. این مسئله دچار پیچش می‌شود و برای لحظه‌ای قفل کمربند ایمنی را آزاد می‌کند. در این حالت طول تسمه کمربند بیش‌تر می‌شود و فشار از روی سرنشین خودرو برداشته می‌شود.

جمع‌بندی

طی سال‌های گذشته ثابت شده است که کمربند ایمنی مهم‌ترین وسیله امنیت در اتومبیل‌ها است. با وجود پیشرفت کمربندهای ایمنی هنوز فضای زیادی برای رشد و بهترشدن این وسیله ایمنی وجود دارد. در حال حاضر مکانیزم‌های استفاده شده در کمربندهای ایمنی و سیستم‌های پیش کشنده کمربند ایمنی تا حد زیادی جلوی وقوع تصادفات را می‌گیرد. به شرطی که به‌صورت درست از کمربند ایمنی استفاده شود. آیا شما همیشه از کمربند ایمنی برای حفظ جان خود استفاده می‌کنید؟

ما به شما پیشنهاد می‌کنیم همیشه عملکرد کمربند ایمنی خود را چک کنید و اگر دچار خرابی شده بود، در سریع‌ترین زمان ممکن آن را برای تعمیر نزد متخصص ببرید. اگر سؤالی در خصوص کمربند ایمنی و کارکرد آن دارید، نظرات خود را با متخصصان رینگو در میان بگذارید.