Araçlarda Güvenlik Sistemleri Nelerden Oluşur?( Airbag ve Emniyet Kemeri)

[Güven Ş.]

AİRBAGLER (HAVA YASTIKLARI)

Airbag (hava yastığı), otomobillerde çarpışma sırasında içerisine hava veya gaz dolarak şişmesi ile sürücü ve yolcuları darbelerden koruyan önemli bir güvenlik sistemidir.

Airbag sistemi 1950’li yıllarda geliştirilmeye başlanmıştır. İlk çalışmalarda sıkıştırılmış veya ısıtılmış hava, sıkıştırılmış azot, freon ve karbon dioksit gibi gazlar kullanılmıştır. Ancak, gerekli miktardaki gazın temini, araca montaj edilmesi ve kişilerin güvenliğin sağlanabilmesi için oldukça büyük ve karmaşık sistemlere ihtiyaç duyulmuştur. Otomobil hava yastıkları için sıkıştırılmış oksijen kullanılan ilk patent, John Hetrick tarafından Ağustos–1953 yılında alınmıştır. Sonraki yıllarda, ilerleyen teknolojilerle paralel olarak araştırmalar devam etmiş ve 1968´de John Pietz adında bir kimyacı sodyum azid (NaN3) ve bir metalik oksit karışımı kullanarak sıkıştırılmış gaz yerine katı ve sıkıştırılmış kapsüller kullanılmıştır. Bu katı kapsül karışımı yastıkların şişmesi için yeterli miktarda azot gazı açığa çıkarmaktadır. Karışımdaki sodyum azid çok zehirli bir katı madde olduğundan, hava yastığı sistemi içinde, sızdırmazlığı çok yüksek olan çelik veya alüminyum muhafazalar geliştirilmiştir. Resim 6.1’de günümüz modern araçlarında kullanılan çok sayıda airbag görülmektedir.

Görevi

Airbag sisteminin temel görevi, kaza sırasında sürücü ve yolcuların bedenlerini darbelerden, parça saplanmalarından ve diğer zarar verici etkilerden korumaktır. Aracın seyri sırasında meydana gelebilecek ani bir kaza (çarpışma, takla atma, savrulma) araç içerisindeki insanların büyük tonajlı kuvvetlerle karşı karşıya gelmesine sebep olacaktır. Bu durumda insan sağlığı tehlikeye girmekte ve hatta ölümcül yaralanmalara yol açabilmektedir. Bu nedenle hava yastıkları çarpışma esnasında şişerek insanları bu ölümcül darbelerden korumaktadır. Aracın önünden veya yan tarafından gelebilecek darbe etkileri airbagler sayesinde absorbe edilmektedir. Bunun yanında perde hava yastıkları da şişerek cam ve diğer parçaların sürücü ve yolculara batmasını engellemektedir.

Yapısı ve Çalışması

Airbagler, emniyet kemerine ek olarak tasarlanmış bir sistemdir; bu nedenle SRS adı verilmiştir. SRS; emniyet kemeri ve hava yastığının birlikte çalıştığı ek güvenlik sistemidir. Airbag, belli bir hızın üzerindeki (genellikle 20-25 km/s) çarpışmalarda devreye girecek şekilde ayarlanır; örneğin 10 km/s hızla gerçekleşen bir çarpışmada hava yastığı çalışmaz çünkü bu hızdaki bir çarpışmada hava yastığı gerektirecek bir tehlike söz konusu olmayıp emniyet kemeri yeterli korumayı sağlayabilir. Bir airbag  sisteminin yapısına bakıldığında üç önemli kısımdan oluştuğu görülmektedir.

• İnce naylon yastık
• Darbe sensörleri
• Şişirme ünitesi (modülü)

Arabanın önündeki darbe sensörü belli bir seviyenin üstündeki çarpmalarda, sodyum azidin bulunduğu tüpe bir elektrik sinyali gönderir. Burada çok küçük bir kıvılcım oluşur ve bunun yarattığı ısıdan da sodyum azid çözülür, açığa çıkan nitrojen (azot) hava yastığına dolarak yastıkları şişirir. Buradaki darbe sensörünün çarpmayı algılaması ile yastığın şişmesi arasında geçen zaman sadece 30 milisaniyedir. Şişme işleminden bir saniye sonra yastık üzerindeki özel delikler vasıtası ile kendine kendine sönerek kazazedeye baskı yapmayı engeller. Şekil 6.1’de hava yastığının çalışması görülmektedir.

Sürücü Hava Yastığı

Sürücü hava yastığı direksiyon simidinin hemen altında bulunur. Günümüzde üretilen bütün araçlarda sürücü hava yastığı standart olarak bulunmaktadır.

Yolcu Hava Yastığı

Yolcu hava yastığı, ön tarafta torpido gözünün hemen üst tarafında bulunur.

Diğer Hava Yastıkları

Günümüzde araçlarda çok sayıda hava yastığı kullanılmaktadır. Bunlar, yan darbe hava yastıkları, şişebilen diz yastığı, perde hava yastıkları olarak sıralanabilir.

Parçaları

Temel bir airbag sistemi aşağıdaki parçalardan oluşur.

• Airbag modülü
• Darbe sensörü
• Airbag kontol ünitesi

Airbag Modülü

Airbag modülü, hava yastığı sisteminin temel parçasıdır. Yastık, şişirme tertibatı, ateşleyici ve katı gaz kapsülleri bu parçanın içerisinde bulunur.

Darbe Sensörü

Yüksek bir hızda seyir halinde iken ani frenleme veya kaza sırasında darbeyi algılayarak hava yastığı modülünü çalıştıran parçadır.

• Arıza ve Belirtileri

Airbag sisteminde görülen arızalar şunlardır:

• Airbag modülünün arızalanması
• Darbe sensörünün arızalanması
• Airbag kontrol ünitesinin arızalanması

Yukarıda belirtilen arızalar diagnostik test cihazında görüldüğünde ilgili parça sökülerek yenisi ile değiştirilmelidir.

EMNİYET KEMERLERİ

Görevi

Emniyet kemeri, sürücü ve yolcuları bulundukları koltuğa sabitleyerek oluşabilecek ciddi yaralanmalara karşı koruyan bir güvenlik önlemidir. Emniyet kemerinin görevi, durdurma gücünü vücudunuzun en dayanıklı bölgelerine dengeli bir şekilde yaymaktır.

Çeşitleri

Emniyet kemerinin farklı araç türlerine göre çeşitleri bulunmaktadır. Bunlar;

• Üç noktadan tespitli çapraz emniyet kemeri:

Otomobil, minibüs, kamyonet, otobüs ve kamyon gibi araçların sürücü ve ön yolcu koltuklarında kullanılır. Sürücü veya ön koltuktaki yolcunun vücudunu hem yatay hem de çapraz kuşaklarla koruma altına alır. Günümüzde araçlarda en çok kullanılan emniyet kemeri  çeşididir

• İki noktadan tespitli emniyet kemeri:

Tek kucak kemeri olarak da adlandırılan bu emniyet kemeri, genellikle otomobillerin arka koltuklarında, otobüs ve minibüs gibi araçların yolcu koltuklarında kullanılır. Yolcuları bulunduğu koltuğa sabitleme görevini gerçekleştirir.

• Tek çapraz kuşaklı emniyet kemeri:

İki noktadan çapraz bir kuşakla vücudu koruma altına alan emniyet kemeridir. Tek kucak kemerine göre daha iyi bir sabitleme sağlar. 

Yapısı ve Çalışması

Tipik bir emniyet kemeri sistemi, dokuma bir kemer ve kaza anında kilitlenen bir mekanizmadan oluşmaktadır.

Mekanizma içinde dokuma kemerin sarılı olduğu bir makara bulunur. Mekanizma içindeki yay, kemerin sarıldığı makaraya döngüsel bir kuvvet uygular. Emniyet kemeri kayışı dışarı doğru çekildiğinde, makara saat yönünün tersine döner ve bu hareket merkez noktasından makaraya monte edilmiş sarmal yayın da aynı yöne dönmesini sağlar. Döndükçe gerilen yay, makarayı saat yönüne dönmeye zorlayan kuvveti oluşturur. Bu kuvvet, emniyet kemeri kayışını sürekli olarak mekanizmanın içine doğru çeker. Makaralar hem kemerin dolanmasını engeller hem de her seferinde eski haline dönmesini sağlar. Kemeri serbest bıraktığınızda gerilmiş sarmal yay makarayı saat yönüne döndürerek kemeri mekanizmanın içine sarar.

Mekanizmada bulunan kilitleme özelliği, kaza esnasında makaraların dönmesini ve emniyet kemerinin gevşemesini engeller. Günümüzde kullanılan iki farklı kilitleme sistemi vardır.

• Araç hareketine göre çalışan kilitleme sistemi:

Bu mekanizmada merkezi işletim elemanı ağırlıklı bir sarkaçtır. Aracın ani duruşlarında emniyet kemeri mekanizmasını kilitleyen sarkacın ağırlığı araçtan bağımsız olarak ileri doğru olan hareketini sürdürür. Sarkacın diğer ucunda bulunan mandal, makaradaki dişlilerin arasına girerek mekanizmanın kilitlenmesini sağlar. Kemer serbest bırakıldığında mekanizmadaki sarmal yay makarayı saat yönünde döndürür ve kilit açılır.

• Emniyet kemerlerinin hareketine göre çalışan kilitleme sistemi:

İkinci tür kilit sistemlerinde, herhangi bir güç emniyet kemerini aniden çektiğinde mekanizmadaki makara kilitlenir. Kilit sistemini devreye sokan etki, makaranın dönüş hızıyla ilgilidir. Kemerin aniden çekilmesi halinde iç makara hızla dönmeye başlar. Dönme sonucu ortaya çıkan merkezkaç kuvveti makaradaki kilit kolunun dışarı doğru açılmasını sağlar. Dışarı doğru açılan kol, kilit sistemini yuvasına oturtur ve makarayı kilitler.

Aktif Gergili Emniyet Kemeri

Aktif (ön) gergi fikri, kaza sırasında emniyet kemerindeki gevşekliği alarak yolcu hareket etmeye başlamadan önce fazladan oluşmuş boşluğu yok etmek amacıyla ortaya çıkmıştır. Klasik emniyet kemerlerindeki kilit sistemi, kuşağın uzamasını engeller. Oysa ön gergili sistemlerde kaza anında dokuma kuşak mekanizmanın içine doğru toplanır. Ön gergi kemer sistemleri sürücü ve yolcuların kaza sırasında olabilecekleri en güvenli pozisyonu almalarına yardım eder. Ön gergi sistemi, klasik emniyet kemeri kilit sistemleriyle birlikte çalışır. Daha çok yeni nesil araçlarda kullanılan ön gergili emniyet kemerleri kendi aralarında da farklılıklar gösterir. Bazı sistemlerde makaranın bulunduğu mekanizma bütünüyle geriye doğru çekilerek kemerdeki bolluk alınır. Genellikle ön gergi sistemini, hava yastıklarını devreye sokan merkezi işlemci harekete geçirir. Elektronik veya mekanik hareket algılayıcıları ani bir yavaşlama veya darbeyle karşılaşıldığında yanıt verecek biçimde tasarlanmışlardır. Darbe uyarısını algılayan merkezi işlemci ön gergi sistemini ve ardından hava yastıklarını devreye sokar.

Aktif gergili emniyet kemerinin çalışma prensibi

Bazı ön gergi sistemlerinde elektrik motorları ve sarmal bobinler kullanılmaktadır. En çok kullanılan sistemse gazla çalışan ateşleme sistemidir. Gaz alev alınca ortaya çıkan basınç pistonu yukarı iter ve piston dişlileri, emniyet kemerinin sarılı olduğu makarayı çevirir. Ateşlemeli ön gergi sistemlerinin temel işletim unsuru içi yanıcı bir gazla dolu olan bir ateşleme odasıdır. Bu odanın içinde aracın merkezi işlemcisine bağlı bir ateşleme ünitesi bulunan daha küçük bir bölüm bulunur. Hareket algılayıcılardan gelen uyarıyla merkezi işlemci hemen ön gergi sistemindeki ateşleyiciyi devreye sokar. Yanan gazın oluşturduğu basınç pistonu yüksek hızla yukarı doğru iter. Pistonda bulunan dişliler, emniyet kemeri mekanizmasının içindeki makarayı döndürür. Makara dokuma kuşağını mekanizmanın içine doğru çeker ve kemerde oluşabilecek bollaşmayı yok eder.

Emniyet Kemerinin Gerekliliği

Emniyet kemeri kullanımı sayesinde yaralanma ve ölüm riski % 50 oranında azalmaktadır. Hareket eden nesneler, karşı bir direnç uygulanmadıkça hareketlerini sürdürmeye devam eder. Örneğin, 50 km/h ile giden bir araç duvara çarptığında içindeki objeler 50 km/h ile hareket etmeye devam edeceklerdir. Yani, sürücü aracı hızlandırdığı kadar araç da sürücüyü ve yolcuları hızlandırır. Kullandığınız aracın bir nedenden ötürü yoldan çıkarak bir duvara çarptığında veya ani frenleme ile aracı durduğunuzda 15 kat büyüklüğünde bir kuvvetle karşı karşıya gelinecektir. Eğer, emniyet kemeri takılı değilse aynı süratle çok kısa bir süre sonra (1/20 saniye sonra) hareket ederek ölümcül darbe ile karşı karşıya kalınacaktır. Bu anda sürücü muhtemelen araçtan fırlayacak veya direksiyona çarparak göğsü üzerine yaklaşık 6 tonluk bir kuvvetle karşılaşacaktır. Daha yaygın olan üç nokta emniyet kemerleri, vücudu karın bölgesinden kavrayan bir kemer ve göğsü çapraz olarak saran omuz kuşağından oluşur. Kaza anında yolcuları koltuklarına sıkıca sabitler. Düzgün bağlanmış 3 noktalı bir emniyet kemeri kaza anında sizi koltuğunuzda sabitlemek için gerekli olan gücü vücudunuzun en dayanıklı bölgelerinden olan göğüs kafesi ve karın bölgesine eşit oranda yayar. Emniyet kemeri vücudunuzun büyük bir bölümünü sararak durdurma kuvvetinin yaralanma ve ölüme yol açabilecek şiddette olan etkisinin tek bir noktada yoğunlaşmasını engeller. Ayrıca sık dokunmuş bir çeşit kumaş olan emniyet kemeri, aracın direksiyon ve ön cam gibi sert bölümlerinden daha esnek bir yapıya sahip olduğundan vücudunuzun maruz kalacağı durdurma kuvvetini azaltacaktır.