ARAÇLARDA KULLANILAN EMNİYET KEMERİNİN KAZA ANINDA İNSAN SAĞ LIĞINA OLAN OLUMSUZ ETKİLERİNİN AZALTILMASI Reşat Oğuzh an SÜMER T.C. BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ARAÇLARDA KULLANILAN EMNİYET KEMERİNİN KAZA ANINDA İNSAN SAĞLIĞINA OLAN OLUMSUZ ETKİLERİNİN AZALTILMASI Reşat Oğuzhan SÜMER ORCID NO: 0000-0002-7656-473X Prof. Dr. Agah UĞUZ ORCID NO: 0000-0002-9244-3671 (Danışman) YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI BURSA – 2020 Her Hakkı Saklıdır. ÖZET Yüksek Lisans Tezi ARAÇLARDA KULLANILAN EMNİYET KEMERİNİN KAZA ANINDA İNSAN SAĞLIĞINA OLAN OLUMSUZ ETKİLERİNİN AZALTILMASI Reşat Oğuzhan SÜMER Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Agah UĞUZ Otomotiv endüstrisinde araç ve yolcu güvenliği son derece kritik bir öneme sahiptir. Otomotiv üreticisi firmalar, estetik, konfor, yüksek motor performansı, düşük yakıt tüketimi ve yüksek menzil gibi otomobilden beklenen özellikleri karşılarken, özellikle araç, yolcu ve yaya güvenliğinden ödün vermeden bu kriterleri sağlamaktadırlar. Otomotiv sektöründe kullanılan güvenlik ekipmanlarından bir tanesi de emniyet kemeri sistemleridir. Pasif güvenlik sistemi olarak kullanılan emniyet kemeri sistemleri, zaman içerisinde standart ve zorunlu bir ürün haline gelmiştir. Emniyet kemeri kullanımının artmasıyla araç içerisindeki yolcuların güvenlik seviyeleri arttırılmış, kazalardan sonra görülen ölüm oranlarında ciddi azalma olduğu saptanmıştır. Emniyet kemeri sistemlerinin olumlu sonuçlarının yanında bazı olumsuzluklara da yol açtığı belirlenmiştir. Mevcut emniyet kemeri sistemlerinin kaza esnasında açığa çıkan enerjiyi tam olarak absorbe edemediği görülmüştür. Bunun neticesinde, emniyet kemeri kullanan sürücü ya da yolcuların özellikle göğüs bölgelerinde ciddi yaralanmalar, kaburga kemiği kırıkları, deri üzerinde morarmalar olduğu ve hatta bu durumların sonucunda emniyet kemeri kullanımının ölümlere bile sebebiyet verdiği gözlemlenmiştir. Bu tez çalışması kapsamında, emniyet kemeri sistemlerinin mevcut faydalarından ödün vermeden, kaza esnasında açığa çıkan enerjiyi absorbe edebilecek, alüminyum köpük takviyeli yeni bir enerji sönümleme sistemi için gereken çalışmalar yapılmıştır. Enerji sönümleme sistemi için gereken tasarım çalışmaları CATIA yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Gereken sonlu elemanlar analizleri ise ABAQUS yazılımı kullanılarak çözülmüştür. Bu çalışma sonucunda ortaya çıkan yeni sönümleme sisteminin otomotiv sektöründeki her segment araca entegre edilmesi ve kaza esnasında açığa çıkan kuvvetlerin sönümlenerek emniyet kemerinin olumsuz etkilerinin minimize edilmesi hedeflenmektedir. Anahtar Kelimeler: Emniyet kemeri, enerji absorbe edici sistem tasarımı, sonlu elemanlar analizi, alüminyum köpük 2020, viii + 56 sayfa. i ABSTRACT MSc Thesis MINIMIZING SEAT BELT NEGATIVE EFFECTS ON THE HUMAN HEALTH IN VEHICLE DURING ACCIDENT Reşat Oğuzhan SÜMER Bursa Uludağ University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Agah UĞUZ The vehicle and passenger safety are major importance for automotive industry. Automotive manufacturers supply these requirements such as aesthetics, comfort, high engine performance, low fuel consumption and high range, besides manufacturers must supplying these criterias without compromising vehicle, passenger and pedestrian safety. One of the standart safety components in the automobile industry is the seat belt system. Seat belt systems which use as passive safety system become a standard and compulsory product in time. The security level of passengers in the vehicle were increased considerably by using seat belts. Also, number of casualties were decreased after the traffic accident by using them. The seat belt systems may cause some negative effects on human body. For example, the present seat belt systems do not absorb the energy up to desired during the accident. In addition to this, it is revealed that the present seat belt systems have inferior energy absorbing performance resulting in undamped forces which causes different wounding on the occupant body during the accident, commonly as chest injuries, rib fractures, skin injuries and fatalities. In this thesis study, necessary studies have been made for a new energy damping system with aluminum foam reinforcement that can absorb the energy released during the accident without sacrificing the existing benefits of the seat belt systems. The CAD model of energy absorbing system was generated by using CATIA Software. The finite element analyses for aluminum foam were solved by ABAQUS software. As a result of this study, the energy absorbing system will be accommodated in each segment of automobilies so that the main target will be executed for minimizing negative effects of seat belt during the crash. Key words: Seat belt, energy absorbing system design, finite element method, aluminum foam 2020, viii + 56 pages. ii TEŞEKKÜR Hayatımın her aşamasında yanımda olan ve desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen biricik aileme, tez yazımında motivasyonumun sürekli yüksek kalmasını sağlayan canım ablam Yasemin BALÇIN’a, tez çalışmamda ve yüksek lisans eğitimim boyunca bana yol gösteren, bilgi, birikim ve tecrübelerimin artmasını sağlayan kıymetli hocalarım Prof. Dr. Agah UĞUZ’a ve Prof. Dr. M. Cemal ÇAKIR’a, tez çalışmamda değerli bilgileriyle yardımcı olan Dr. Öğr. Üyesi Betül GÜLÇİMEN ÇAKAN’a, Arş. Gör. Dr. Cihat ENSARİOĞLU’na ve Doç. Dr. Murat REİS’e, tez çalışmamın TÜBİTAK projesinin (3181080 numaralı, ‘‘Aktif Gergili Emniyet Kemerlerine Entegre Alüminyum Köpük Takviyeli Darbe Sönümleme Sisteminin Tasarımı ve Üretimi’’ isimli proje) bir bölümü olması nedeniyle proje ortağı olan aynı zamanda çalışmakta olduğum şirketim AVROTAS A.Ş. firmasının sahipleri Zafer ÇAKMAK’a ve Muharrem ÇAKMAK’a, bir diğer proje ortağı olan ALUPAM A.Ş. firmasına ve kendisine her danıştığımda yanımda olup bana katkı sağlayan değerli arkadaşım Berk BİLBAY’a teşekkürlerimi sunarım. Reşat Oğuzhan SÜMER 03 / 02 / 2020 iii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET.................................................................................................................................. i ABSTRACT ...................................................................................................................... ii TEŞEKKÜR ..................................................................................................................... iii İÇİNDEKİLER ................................................................................................................ iv SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ ....................................................................... v ŞEKİLLER DİZİNİ .......................................................................................................... vi ÇİZELGELER DİZİNİ .................................................................................................. viii 1. GİRİŞ…... ..................................................................................................................... 1 2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI ...................................... 4 2.1. Emniyet Kemeri Sistemi Elemanları .......................................................................... 5 2.1.1. Emniyet Kemeri ...................................................................................................... 6 2.1.2. Emniyet Kemeri Dili ve Tokası .............................................................................. 7 2.1.3. Emniyet Kemeri Sütun Döngüsü ............................................................................ 8 2.1.4. Emniyet Kemeri Sabitleme Noktası ........................................................................ 9 2.1.5. Emniyet Kemeri Geri Sarım Mekanizması ............................................................. 9 2.2. Emniyet Kemeri Sistemi Mekanizmaları ................................................................. 11 2.2.1. Emniyet Kemeri Kilitleme Mekanizması.............................................................. 11 2.2.2. Emniyet Kemeri Ön Gergi Mekanizması .............................................................. 12 2.2.3. Emniyet Kemeri Yük (Kuvvet) Sınırlayıcı ........................................................... 16 3. MATERYAL VE YÖNTEM ...................................................................................... 22 3.1. Fizibilite Çalışmaları ................................................................................................ 23 3.2. Patent Başvuruları .................................................................................................... 24 3.3. Alüminyum Köpük Malzemenin Özellikleri ve Otomotivdeki Kullanım Alanları 25 3.4. Alüminyum Köpük Takviyeli Sönümleme Sistemi Tasarım Çalışmaları................ 29 3.5. Alüminyum Köpük İçin Yapılan Hacim Optimizasyon Çalışmaları ....................... 37 3.6. Deneysel Tasarım (DoE) Çalışmaları ...................................................................... 38 3.7. Test Platformu Tasarımı ve Üretimi ....................................................................... 40 4. BULGULAR VE TARTIŞMA ................................................................................... 46 5. SONUÇ ....................................................................................................................... 52 KAYNAKLAR ............................................................................................................... 54 ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................... 56 iv SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ Simgeler Açıklama E Young Modülü ε Uzama σ Gerilim σpl Plato Gerilimi εD Yoğunlaşma Uzaması σy Akma Gerilmesi νe Elastik Poisson Oranı νp Plastik Poisson Oranı k Basma Akma Gerilmesi Oranı Kısaltmalar Açıklama ABS Anti-Lock Braking System ABD Amerika Birleşik Devletleri AIS Abbreviated Injury Scale BOM Bill of Material CAD Computer Aided Design DoE Design of Experiment ECU Electronic Control Unit FMVSS Federal Motor Vehicle Safety Standards NHTSA National Highway Traffic Safety Administration OEM Original Equipment Manufacturer PCT Patent Cooperation Treaty v ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa Şekil 2.1. İki noktalı emniyet kemeri ................................................................................ 4 Şekil 2.2. Üç noktalı emniyet kemeri ................................................................................ 5 Şekil 2.3. Otomotiv emniyet kemeri sistemini oluşturan komponentler ........................... 6 Şekil 2.4. Otomotiv emniyet kemeri ................................................................................. 6 Şekil 2.5. Emniyet kemeri tokası ...................................................................................... 7 Şekil 2.6. Emniyet kemeri dili........................................................................................... 8 Şekil 2.7. Emniyet kemeri sütun döngüsü ......................................................................... 8 Şekil 2.8. Emniyet kemeri sabitleme noktası .................................................................... 9 Şekil 2.9. Emniyet kemeri geri sarım mekanizması ........................................................ 10 Şekil 2.10. Emniyet kemeri geri sarım mekanizmasının araç içerisine konumlandırılması ......................................................................................................... 10 Şekil 2.11. Emniyet kemeri kilitleme mekanizması ....................................................... 11 Şekil 2.12. Elektronik tip ön gergi mekanizması ............................................................ 13 Şekil 2.13. Piroteknik tip ön gergi mekanizması ............................................................ 14 Şekil 2.14. Geri sarım mekanizmasıyla akuple çalışan ön gergi mekanizması .............. 15 Şekil 2.15. Emniyet kemeri tokasıyla akuple çalışan ön gergi mekanizması ................. 15 Şekil 2.16. Emniyet kemeri sabitleme noktasıyla akuple çalışan ön gergi mekanizması ......................................................................................................................................... 16 Şekil 2.17. Mekanik tip yük sınırlayıcı ........................................................................... 17 Şekil 2.18. Burulma çubuğu kullanılan tip yük sınırlayıcı.............................................. 18 Şekil 2.19. Ön taraftaki yolcunun kaza anındaki hareket yönü....................................... 20 Şekil 2.20. Araç içerisindeki deformasyon ..................................................................... 20 Şekil 3.1. Emniyet kemeri kullanımının neden olduğu yaralanmalar ............................. 22 Şekil 3.2. Sönümleme sisteminin konumlandırılacağı hacim ......................................... 24 Şekil 3.3. Sönümleme sistemine ait bir patent çizimi ..................................................... 25 Şekil 3.4. Alüminyum köpük malzemenin gerilim-uzama eğrisi ................................... 26 Şekil 3.5. Alüminyum köpük .......................................................................................... 27 Şekil 3.6. Alüminyum köpüğün otomotiv çarpışma kutusunda kullanımı...................... 27 Şekil 3.7. Alüminyum köpüğün araç A-sütununa entegrasyonu .................................... 28 Şekil 3.8 Alüminyum köpüğün araç yan eşiği içinde kullanılması ................................. 29 Şekil 3.9. Alüminyum köpüğü içerisinde barındıran sönümleme sistemi ...................... 30 Şekil 3.10. Sönümleme sisteminin montaj sıralaması ..................................................... 31 Şekil 3.11. Sönümleme sisteminin montaj sıralamasının devamı ................................... 32 Şekil 3.12. Alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin sürücü tarafındaki emniyet kemeri sistemine entegre edilmiş hali ............................................................... 33 Şekil 3.13. Alüminyum köpüğü içerisinde barındıran alternatif sönümleme sistemi ..... 34 Şekil 3.14. Alternatif sönümleme sisteminin montaj sıralaması ..................................... 35 Şekil 3.15. Alüminyum köpük takviyeli sönümleme sisteminin sürücü tarafındaki emniyet kemeri sistemine entegre edilmiş hali ............................................................... 36 Şekil 3.16. Alüminyum köpük için belirlenen kritik ölçüler .......................................... 37 Şekil 3.17. Test platformu ve alt bileşenler..................................................................... 41 Şekil 3.18 Test platformunun açık haldeki üstten görünüşü ........................................... 42 Şekil 3.19. L formundaki parçaların hareket etmiş son halleri ....................................... 43 Şekil 3.20. Test platformunun kapalı haldeki üstten görünüşü ....................................... 43 vi Şekil 3.21. Test platformunun düşürme testi tablasına montajlanmış hali ..................... 44 Şekil 3.22. Test platformunun imal edilmiş ve düşürme test cihazına adapte edilmiş hali ................................................................................................................................... 45 Şekil 4.1. Yük sınırlayıcıya ait emniyet kemeri yük-salınım grafiği .............................. 47 Şekil 4.2. DP600 kılıf için elde edilen a)eşdeğer gerilme ve b)plastik şekil değiştirme değerleri........................................................................................................................... 48 Şekil 4.3. 20 mm x 70 mm x 140 mm boyutlarındaki alüminyum köpük içeren a)DP600 kılıf ve b)rijit kılıf modelleri için köpüğe ait eşdeğer gerilme değerleri ........................ 49 Şekil 4.4. 20 mm x 70 mm x 140 mm boyutlarındaki alüminyum köpük içeren a)DP600 kılıf ve b)rijit kılıf modelleri için köpüğe ait plastik şekil değiştirme değerleri ............. 50 Şekil 4.5. 20 mm x 70 mm x 140 mm boyutlarındaki alüminyum köpüğe ait kuvvet-yer değiştirme grafiği ............................................................................................................ 50 Şekil 4.6. 20 mm x 70 mm x 140 mm boyutlarındaki alüminyum köpüğe ait enerji- zaman grafiği ................................................................................................................... 51 vii ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Çizelge 1.1. Yaralanmaların sınıflandırılmasında kullanılan AIS skor kategorisi............ 2 Çizelge 3.1. Sönümleme sistemini oluşturan alt komponentlere ait BOM listesi .......... 30 Çizelge 3.2. Alternatif sönümleme sistemini oluşturan alt komponentlere ait BOM listesi ............................................................................................................................... 34 Çizelge 3.3. Alüminyum köpük için belirlenen maksimum ölçüler ............................... 38 Çizelge 3.4. Deneysel tasarımda kullanılan faktör ve seviye sayıları ............................. 39 Çizelge 3.5. Tam faktöriyel deneysel tasarım (DoE) matrisi .......................................... 39 Çizelge 3.6. Kısmi faktöriyel deneysel tasarım (DoE) matrisi ....................................... 40 Çizelge 4.1. Alüminyum köpük malzemenin mekanik özellikleri .................................. 46 viii 1. GİRİŞ Otomotiv endüstrisinde araç ve yolcu güvenliği son derece kritik bir öneme sahiptir. Otomotiv üreticisi firmalar, estetik, konfor, yüksek motor performansı, düşük yakıt tüketimi gibi otomobilden beklenen kriterleri sağlarken özellikle araç, yolcu ve yaya güvenliğini de göz önünde bulundurmaktadırlar. Bu nedenlerle araçlarda temel olarak aktif ve pasif güvenlik sistemleri kullanılmaktadır. ABS, elektronik stabilite kontrolü, adaptif hız sabitleme sistemleri, lastik basınç uyarı sistemleri, kör nokta algılama sistemleri otomotiv sektöründe kullanılan aktif güvenlik sistemlerindendir. Hava yastıkları, yolcu boyun koruma sistemleri, çocuk koruma sistemleri, yaya koruma sistemleri ve emniyet kemer sistemleri ise otomotiv sektöründe kullanılan pasif güvenlik sistemleridir. Otomotiv endüstrisinde pasif güvenlik sistemi olarak kullanılan emniyet kemer sistemleri, zaman içerisinde standart ve zorunlu bir ürün haline gelmiştir. NHTSA verilerine göre, 2017 yılında Amerika Birleşik Devletleri (ABD)’nde yapılan araştırmalara göre emniyet kemeri kullanımı sayesinde 14 955 kişinin hayatta kaldığı tahmin edilmektedir. NHTSA verilerine göre 2017 yılında ABD’de yapılan bir diğer araştırmada, 37 133 kişinin motorlu araç kazalarında öldüğü ve ölen kişilerin %47’sinin emniyet kemeri kullanmadığı için hayatını kaybettiği bilgisine ulaşılmıştır. Amerikan halkının büyük bir kısmı emniyet kemeri kullanımının hayat kurtarıcı etkisinin farkına varmış ve 2018 yılında halk arasında emniyet kemeri kullanım oranının %89.6 seviyelerine çıktığı görülmüştür (Anonim 2019a). Binek araçlar için önde oturan yolcular emniyet kemeri kullandığında, kazanın ölümle sonuçlanması ihtimali %45 oranında düşmektedir. Ayrıca yine emniyet kemeri kullanıldığında kazadan ciddi yara alma ihtimali %50 oranında düşmektedir. Hafif ticari araçlar için ise araç içerisindeki yolcuların emniyet kemeri kullandığı durumda, kazanın ölümle sonuçlanma riski%60 oranında azalmaktadır. Ek olarak yine hafif ticari araçlar için yolcuların emniyet kemeri kullandığında kazadan ciddi yara alma ihtimali %65 oranında azalmaktadır (Anonim 2019a). 1 Emniyet kemeri kullanımının kaza anında birçok faydasının olduğu, önceki paragraflarda bahsedilen istatistiki veriler ışığında açıklanmıştır. Ancak trafik kazaları ile ilgili bazı olumsuz veriler de söz konusu olabilmektedir. ABD’de gerçekleşen ölümcül kazaların verileri incelendiğinde, önden çarpışmanın olduğu kazalarda 34-64 yaş grubu aralığındaki sürücülerin %50’sinin hayatını kaybettiği belirlenmiştir (Kent ve ark. 2005). Yapılan bir diğer araştırmaya göre ise önden çarpışmanın olduğu kazalarda sürücülerin %84’ünün öldüğü, bunun yanında önden çarpışma sonucunda sürücülerin büyük çoğunluğunun ciddi göğüs bölgesi yaralanmalarına (AIS3+) maruz kaldığı görülmüştür (Cuerden ve ark. 2007). Yaralanmaların sınıflandırılması için Abbreviated Injury Scale (AIS) sınıflandırma sistemi kullanılmaktadır. Yaralanmaların sınıflandırılması için kullanılan AIS Skor Kategorisi Çizelge 1.1’de gösterilmiştir. Çizelge 1.1. Yaralanmaların sınıflandırılmasında kullanılan AIS skor kategorisi (Cuerden ve ark. 2007) AIS Skoru Tanım 0 Yaralanma Yok 1 Önemsiz 2 Orta Dereceli 3 Ciddi 4 Şiddetli 5 Kritik 6 Maksimum Otomotiv sektöründe yolcu güvenliğini arttırmak için hava yastığı sistemleri de kullanılmaktadır. Emniyet kemerlerinin, hava yastığı sistemleriyle birlikte kullanılmasıyla araç içerisindeki yolcuların güvenlik seviyeleri de üst düzeye çıkarılmıştır. Yapılan araştırmalar neticesinde otomotivde hem emniyet kemeri hem de hava yastığı sistemlerinin bir arada kullanıyor olması, kazalarda görülebilecek ölümcül risklerin %61 oranında azalmasına imkan vermektedir (Bean ve ark. 2009). Emniyet kemerleri ve hava yastıklarının birlikte kullanılması ölüm riskini azaltsa da 2007 yılında ABD’de yapılan araştırmalara göre önden çarpışmanın olduğu kazalarda emniyet kemeri ve hava yastığı aktif olarak kullanılsa bile 4 835 farklı yolcu, ölümcül göğüs bölgesi yaralanmalarına maruz kaldığı tespit edilmiştir (Rudd ve ark. 2009). 2 Emniyet kemer sistemleri, kaza esnasında açığa çıkan kuvvetleri tam olarak sönümleyemediğinden, araç içerisindeki yolcuların göğüs, omuz, karın bölgelerinde yaralanmalara, deri üzerinde çeşitli morarmalara ve kaburga kemiklerinde ise kırıklara sebebiyet verebilmektedir. Bu ciddi yaralanmalar ve kırıklar ölümlere sebebiyet verebilmektedir. Bu yüksek lisans tezi kapsamında, emniyet kemer sistemlerinin mevcut faydalarından ödün vermeden, emniyet kemeri sistemlerini daha güvenli bir hale getirebilecek, emniyet kemeri sistemlerine kolaylıkla entegre edilebilir, emniyet kemerinin araç içerisindeki yolcular üzerinde meydana getirdiği çeşitli yaralanma, morarma, kaburga kemiği kırıklarını minimize edecek, enerji sönümlemeye yardımcı bir sistemin geliştirilmesi yapılmıştır. Bu enerji sönümleyici sistem için gerekli olan tasarımlar CATIA V5 CAD yazılımında gerçekleştirilmiştir. Yapılan tasarımın gerçek koşullarda nasıl davranış sergileyeceği sonlu elemanlar analizleriyle doğrulanmıştır. Sonlu elemanlar analizlerinin gerçekleştirilmesinde ABAQUS yazılımı kullanılmıştır. 3 2. KURAMSAL TEMELLER ve KAYNAK ARAŞTIRMASI Otomotiv sektöründe genel olarak iki farklı tipte emniyet kemeri kullanılmaktadır. Bunlar iki noktalı emniyet kemerleri ve üç noktalı emniyet kemerleridir. İki noktalı emniyet kemerleri, iki farklı noktadan sabitlenerek fonksiyonellik göstermektir (Şekil 2.1). İki noktalı emniyet kemerleri araç içerisindeki yolcuların yalnızca kucak ya da bel kısımları üzerine etki ettiğinden daha sınırlı bir alanda faaliyet göstermektedir. Üç noktalı emniyet kemerleri ise üç farklı noktadan sabitlenerek fonksiyonellik göstermektedir (Şekil 2.2). Üç noktalı emniyet kemerleri, araç içerisindeki yolcuların hem kucak bölgelerine hem de omuz bölgelerine tesir ettiğinden, iki noktalı emniyet kemerlerine göre koruma oranları daha yüksektir. Üç noktalı emniyet kemerleri, omuz ve kucak kemerinin bir arada kullanıldığı kemer tipi olarak da düşünülebilir. Şekil 2.1. İki noktalı emniyet kemeri (Vishal 2017) 4 Şekil 2.2. Üç noktalı emniyet kemeri (Diwan 2019’dan değiştirilerek alınmıştır) Üç noktalı emniyet kemeri, 1959 yılında Volvo firmasında çalışan Nils Bohlin tarafından tanıtılmıştır. Bohlin, emniyet kemeri tasarımıyla ilgili almış olduğu patenti, emniyet kemerinin binlerce insanın hayatını kurtaracağını düşünerek, tüm OEM ve güvenlik ekipmanı üreticilerin kullanabilmesi için açık hale getirmiştir. Otomotiv sektöründe o tarihten bu yana üç noktalı emniyet kemeri sistemleri sürekli geliştirilerek kullanılmaktadır. Volvo firmasının yapmış olduğu açıklamalara göre, üç noktalı emniyet kemerinin otomotiv sektöründe kullanılmaya başlanmasından 2000’li yılların başlarına kadarki süre zarfında, dünya genelinde yaklaşık bir milyon insanın hayatta kaldığı belirtilmiştir. 2.1. Emniyet Kemeri Sistemi Elemanları Otomotiv emniyet kemeri sistemleri, farklı işlev ve görevleri bulunan birçok komponentten oluşmaktadır. Emniyet kemeri, emniyet kemeri tokası, emniyet kemeri dili, emniyet kemeri sütun döngüsü, emniyet kemeri sabitleme noktası ve geri sarım mekanizması emniyet kemeri sistemini oluşturan alt ekipmanlardandır. Şekil 2.3’te otomotiv emniyet kemeri sistemini oluşturan komponentler gösterilmiştir. 5 Şekil 2.3. Otomotiv emniyet kemeri sistemini oluşturan komponentler (Anonim 2019b’den değiştirilerek alınmıştır) 2.1.1. Emniyet Kemeri Otomotiv emniyet kemer sisteminin bir parçası olan emniyet kemerleri, genellikle polyester malzemeden imal edilmektedir. Emniyet kemeri, kaza esnasında araç içerisindeki sürücünün ya da yolcunun araç kokpitine veya araç içindeki herhangi bir yere çarpmasını engellemektedir. Ayrıca emniyet kemeri, kaza esnasında ön tarafta oturan sürücü ya da yolcunun ön camdan dışarı çıkmasını engellemektedir. Ek olarak, emniyet kemeri, arka tarafta oturan yolcular için de ciddi oranda koruma sağlamaktadır ve olası kaza anında yolcuların ön koltuklara çarpmasını veya yolcuların aracın önüne doğru tehlikeli bir şekilde hareket etmesini kısıtlamaktadır. Şekil 2.4’te otomotiv sektöründe kullanılan emniyet kemeri gösterilmiştir. Şekil 2.4. Otomotiv emniyet kemeri (Anonim 2019c) 6 2.1.2. Emniyet Kemeri Dili ve Tokası Emniyet kemeri dili ve emniyet kemeri tokası, otomotiv emniyet kemeri sistemlerini oluşturan alt komponentlerin içerisinde yer almaktadır. Emniyet kemeri dili ve emniyet kemeri tokası birbirine akuple halde çalışmaktadır. Emniyet kemeri tokası, sürücü ya da yolcunun emniyet kemerini aktif olarak kullanıp bağlamasına olanak sağlayan ekipmandır. Emniyet kemerinin bağlı olup olmadığını tespit etmek için kullanılan manyetik sensör, emniyet kemeri tokasının içerisine konumlandırılmaktadır. Bu sensör sayesinde emniyet kemeri takılı olmadığı durumlarda sürücü ya da yolculara sesli uyarı verilmektedir. Ayrıca emniyet kemeri tokası, kemerin kullanımının gerekmediği durumlarda çözülmesine de yardımcı olan komponenttir. Emniyet kemeri dili ise emniyet kemeri üzerinde bulunan, T şeklinde forma sahip, genellikle metal malzemeden imal edilen ve emniyet kemerinin toka içerisine bağlanmasına olanak sağlayan yapıdır. Şekil 2.5’te emniyet kemeri tokası, Şekil 2.6’da emniyet kemeri dili gösterilmiştir. Şekil 2.5. Emniyet kemeri tokası (Anonim 2019d) 7 Şekil 2.6. Emniyet kemeri dili (Anonim 2019e) 2.1.3. Emniyet Kemeri Sütun Döngüsü Otomotiv emniyet kemeri sistemlerinde kullanılan bir diğer komponent ise emniyet kemeri sütun döngüsüdür. Emniyet kemeri sütun döngüsü, üç noktalı emniyet kemeri sistemlerinde kullanılmaktadır. Genellikle araç B sütununun üzerine, sürücü ya da yolcu omuz bölgesinin üst hizasına karşılık gelen bölgeye adapte edilmektedir. Temel görevi, emniyet kemerinin kullanıcının omuz bölgesi üzerinden başlayarak çapraz bir şekilde göğüs bölgesinden geçip, emniyet kemerinin efektifliğini arttırmaktır. Şekil 2.7’de emniyet kemeri sütun döngüsü komponenti gösterilmiştir. Şekil 2.7. Emniyet kemeri sütun döngüsü (Anonim 2019f) 8 2.1.4. Emniyet Kemeri Sabitleme Noktası Otomotiv emniyet kemeri sistemlerinde kullanılan bir diğer bileşen ise emniyet kemeri sabitleme noktasıdır. Emniyet kemeri sistemlerinin araç içerisine sabitlenmesinde kullanılmaktadır. Yolcunun bel bölgesine karşılık gelen kucak kemerinin, düzgün bir şekilde işlev gösterebilmesi için kucak kemerinin bir ucunun araç B sütununun alt kısmına sabitlenmesinde kullanılmaktadır. Ayrıca emniyet kemeri sabitleme noktası, emniyet kemeri sisteminin diğer alt bileşenlerinden biri olan emniyet kemeri tokasının da araç şasisine sabitlenmesinde kullanılmaktadır. Hem kucak kemeri hem de emniyet kemeri tokasının sabitlenebilmesi için emniyet kemeri sabitleme noktasıyla birlikte farkı çap ve boy ölçülerinde cıvatalar da kullanılmaktadır. Şekil 2.8’de emniyet kemeri sabitleme noktası gösterilmiştir. Şekil 2.8. Emniyet kemeri sabitleme noktası (Anonim 2019g) 2.1.5. Emniyet Kemeri Geri Sarım Mekanizması Otomotiv emniyet kemeri sistemlerinde kullanılan bir diğer komponent ise geri sarım mekanizmasıdır. Geri sarım mekanizması içerisinde merkezi eleman olarak makara kullanılmaktadır. Geri sarım mekanizması içerisinde kullanılan bir diğer ekipman olan spiral şeklindeki yaydır. Bu yay sayesinde açığa çıkan rotasyonel kuvvetler makaranın 9 kendi ekseni etrafında dönmesine olanak sağlamaktadır. Bu sayede geri sarım mekanizması, emniyet kemerinin hem sarılıp toplanmasına hem de gevşeyip serbest kalmasına olanak sağlamaktadır. Şekil 2.9’da emniyet kemeri sistemlerinde kullanılan geri sarım mekanizması gösterilmiştir. Şekil 2.9. Emniyet kemeri geri sarım mekanizması (Anonim 2019h) Aracın ön tarafında kullanılan geri sarım mekanizmaları, araç B sütununun içerisine konumlandırılmaktadır. Aracın arka tarafında kullanılan geri sarım mekanizmaları ise yolcu omuz hizasında, araç C sütunu içerisine konumlandırılmaktadır. Şekil 2.10’da emniyet kemeri geri sarım mekanizmalarının araç içerisinde konumlandırıldığı bölgeler gösterilmiştir. Şekil 2.10. Emniyet kemeri geri sarım mekanizmasının araç içerisine konumlandırılması 10 2.2. Emniyet Kemeri Sistemi Mekanizmaları Sürücü/yolcu güvenlik seviyelerini arttırmak amacıyla otomotiv emniyet kemeri sistemlerinde çeşitli mekanizmalar kullanılmaktadır. Bu mekanizmaların emniyet kemeri sistemlerindeki temel kullanım amacı, sürücü ya da yolcuların olası bir trafik kazasından minimum hasarla kurtulabilmesidir. İlerleyen bölümlerde detaylı olarak bahsedilecek olan bu mekanizmalar emniyet kemeri kilitleme mekanizması, ön gergi mekanizması ve kuvvet (yük) sınırlayıcılarıdır. 2.2.1. Emniyet Kemeri Kilitleme Mekanizması Emniyet kemeri sisteminin ana komponentlerinden olan geri sarım mekanizmasıyla birlikte çalışmaktadır. Kilitleme mekanizmasının görevini yerine getirmesi için sarkaç ve kilitleme kolu kullanılmaktadır. Sarkaç eylemsizlik kuvvetlerinin etkisiyle hareket ederek kilitleme kolunu devreye sokmaktadır. Kilitleme kolunun devreye girmesiyle, geri sarım mekanizması içerisinde yer alan emniyet kemerinin sarılıp toplanmasına ve gevşeyip serbest kalmasına yardımcı olan makaranın dönmesi engellenir. Böylelikle emniyet kemerinin hareketi kısıtlanarak kilitlenmesi sağlanmış olur. Bu mekanizmanın temel kullanım amacı kaza esnasında sürücü ve yolcuların hareketinin kısıtlanarak sabit kalmalarını sağlamaktır. Şekil 2.11’de emniyet kemeri kilitleme mekanizması gösterilmiştir. Şekil 2.11. Emniyet kemeri kilitleme mekanizması (Anonim 2019ı’dan değiştirilerek alınmıştır) 11 2.2.2. Emniyet Kemeri Ön Gergi Mekanizması Emniyet kemeri sistemlerinde kullanılan bir diğer mekanizma ise ön gergi mekanizmasıdır. Kaza anında emniyet kemeri kilitleme mekanizması devreye girer ve emniyet kemeri araç içerisindeki sürücü veya yolcuların araç içindeki yapılara çarpmasını engeller. Amaç potansiyel yaralanmaların önüne geçmek ve olası yaralanmaları minimize etmektir. Emniyet kemerinin işlevini tam olarak yerine getirebilmesi için kemerin sıkı ve boşluksuz olması gerekmektedir. Kaza meydana geldiğinde, emniyet kemerinin boşluğunu alarak elimine eden mekanizma ön gergi mekanizması olarak adlandırılmaktadır. Otomotiv sektöründe mekanik, elektronik ve piroteknik tip olmak üzere üç farklı tip ön gergi mekanizması kullanılmaktadır. Mekanik tipteki ön gergi mekanizması, bu üç farklı tip mekanizma arasında en eski teknolojiye sahip olan mekanizmadır. Bu mekanizma emniyet kemerine güçlü bir yay vasıtasıyla bağlanmıştır. Ani ivmelenme ya da yavaşlama anında, mandal aracılığıyla kilidin açılıp yayın serbest kalmasıyla emniyet kemerinin boşluğu alınır. Bu teknolojinin dezavantajı, sistem aktive olup işlevini yerine getirdikten sonra yerine yeni bir sistemin kullanılması gereksinimidir. Otomotiv sektöründe kullanılan ön gergi mekanizmalarının bir diğer çeşidi ise elektronik tip ön gergi mekanizmalarıdır. Bu mekanizma ECU ile bağlantılı şekilde çalışmaktadır. Mekanizmanın devreye girebilmesi için ivmeölçerden sinyal alınmaktadır. Aynı sensör, hava yastıklarının açılması için de kullanılmaktadır. Ani yavaşlama anında bu sensör gerekli olan algılama işlemini gerçekleştirir ve sinyal gönderir. Bu sinyalle birlikte, sistemde kullanılan elektrik motoru devreye girer ve elektrik motoruyla entegre halde çalışan dişli mekanizması hareket ettirilir. Dişli mekanizması da geri sarım mekanizmasının içerisinde bulunan makarayla birlikte çalışmaktadır. Dişli mekanizması ve makara zıt yönde çalıştığından emniyet kemerinin boşluğu alınarak sıkı bir hale getirilmiş olur. Şekil 2.12’de elektronik tip ön gergi mekanizması gösterilmiştir. 12 Şekil 2.12. Elektronik tip ön gergi mekanizması (Stanfill 2011) Günümüzde piroteknik tip ön gergi mekanizmaları modern araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Hafif kazalarda ön gergi mekanizması hava yastığının açılmasına bağlı olmadan devreye girerken, ciddi kazalarda ön gergi mekanizması hava yastığının açılmasıyla ilişkili olarak devreye girmektedir. Piroteknik tip ön gergi mekanizmalarında kolay tutuşabilir gaz, ateşleyici materyal, piston, pinyon dişli, gaz jeneratörü, yanma odası gibi elemanlar kullanılmaktadır. Kaza olduğu anda, gaz jeneratörü aktif hale gelerek yanma odasını kolay tutuşabilir gaz malzemeyle dolmasına yardımcı olur. Daha sonra ateşleyici materyal yardımıyla piston hareket ettirilerek yanma odası içerisindeki gaz basıncı arttırılır ve piston yukarı yönde hareket eder. Pistonun yukarı yönde hareketiyle pinyon dişli de döndürülmüş olur. Böylelikle emniyet kemerinin boşluğu alınarak kemer gergin bir hale getirilir. Şekil 2.13’te piroteknik tip ön gergi mekanizması gösterilmiştir. 13 Şekil 2.13. Piroteknik tip ön gergi mekanizması (Rentschler 2015) Emniyet kemeri ön gergi mekanizmaları, genellikle emniyet kemeri sistemi komponentlerinden olan emniyet kemeri tokası ya da emniyet kemeri geri sarım mekanizmasıyla ilişkili halde çalışmaktadır. Ek olarak, bazı otomobillerde ön gergi sistemi emniyet kemeri sabitleme noktasıyla da akuple halde çalışabilmektedir. Şekil 2.14’te ön gergi mekanizmasının geri sarım mekanizmasıyla; Şekil 2.15’te emniyet kemeri tokasıyla ve Şekil 2.16’da emniyet kemeri sabitleme noktasıyla akuple halde çalıştığı durumlar gösterilmiştir. 14 Şekil 2.14. Geri sarım mekanizmasıyla akuple çalışan ön gergi mekanizması (Anonim 2019i) Şekil 2.15. Emniyet kemeri tokasıyla akuple çalışan ön gergi mekanizması (Anonim 2019i) 15 Şekil 2.16. Emniyet kemeri sabitleme noktasıyla akuple çalışan ön gergi mekanizması (Anonim 2019j) 2.2.3. Emniyet Kemeri Yük (Kuvvet) Sınırlayıcı Otomotiv emniyet kemeri sistemlerinde kullanılan bir diğer mekanizma ise yük (kuvvet) sınırlayıcılardır. Yük sınırlayıcılar, otomotivlerde opsiyonel olarak kullanılmaktadır. Çoğunlukla üst segment araçlarda tercih edilmektedirler. Bazı araçlarda sadece sürücü tarafındaki emniyet kemeri sistemlerinde bu yük sınırlayıcılar kullanılırken bazı araçlarda ise sürücü ve ön tarafta seyahat eden yolcunun emniyet kemeri sisteminde yük sınırlayıcılar kullanılmaktadır. Emniyet kemeri sistemlerinde kullanılan yük sınırlayıcıların fonksiyonlarını yerine getirebilmeleri için hava yastıklarıyla birlikte çalışmaları gerekmektedir. Yük sınırlayıcılar, kaza anında devreye girerek emniyet kemerinin gevşemesine imkan verip sürücünün ya da yolcunun patlayan hava yastığına temas etmesini sağlamaktadır. Böylelikle sürücü ya da yolcunun kazadan minimum hasarla kurtulabilmesi hedeflenmektedir. Yük sınırlayıcılar, kullanıcı ile emniyet kemeri arasındaki yükü azaltma ve kontrol altında tutma eğilimindedirler. 16 Günümüzde otomotiv sektöründe mekanik tip ve burulma çubuğu kullanılan tip olmak üzere iki çeşit yük sınırlayıcı kullanılmaktadır. Mekanik tipteki yük sınırlayıcılar, emniyet kemeri geri sarım mekanizmasıyla akuple halde çalışmaktadır. Araç B sütununun içerisine monte edilen mekanik tip yük sınırlayıcılar, metal dişler içeren bir yapıya sahiptir. Kaza anında ortaya çıkan kuvvetin şiddetine göre bu metal dişler plastik deformasyona uğrayarak kullanıcı üzerine gelen kuvvetlerin kademeli olarak sönümlenmesine ve emniyet kemerinin bir miktar gevşetilerek kullanıcının araç x ekseninde hava yastığına doğru hareket etmesine olanak sağlamaktadır. Böylelikle kullanıcının kazadan en az yaralanma seviyesinde kurtulabilmesi amaçlanmaktadır. Şekil 2.17’de metal dişler içeren bir yapıya sahip olan mekanik tip yük sınırlayıcı gösterilmiştir. Şekil 2.17. Mekanik tip yük sınırlayıcı (Van Arsdell ve ark. 2016) Bir diğer yük sınırlayıcı çeşidi ise burulma çubuğu kullanılan tip yük sınırlayıcılardır. Burulma çubuğu kullanılan tip yük sınırlayıcılar, mekanik tip yük sınırlayıcılar gibi emniyet kemeri geri sarım mekanizmasıyla akuple halde çalışmaktadır. Bu tip yük sınırlayıcılarda ise metal silindirik formda bir çubuk kullanılmaktadır. Bu çubuk, emniyet kemeri sistemi üzerine etkiyen kuvvetler belirli bir sınır değerini geçtikten sonra burularak deformasyona uğramaktadır. Burulma işleminin sonucunda ise emniyet kemeri gevşeyip serbest kalmaktadır. Bunun sonuncunda kullanıcının araç x ekseninde hava yastığına doğru hareket etmesi amaçlanmakta ve kullanıcının en az hasarla kazayı 17 atlatabilmesi hedeflenmektedir. Şekil 2.18’de burulma çubuğu kullanılan tip yük sınırlayıcı gösterilmiştir. Şekil 2.18. Burulma çubuğu kullanılan tip yük sınırlayıcı (Van Arsdell ve ark. 2016) Otomotiv emniyet kemeri sistemlerinde opsiyonel olarak kullanılan yük sınırlayıcılar, kaza anında devreye girerek, emniyet kemerinin salınımına olanak sağlayarak araç içerisindeki sürücü ya da yolcuların hava yastığına temas edebilecek şekilde bir miktar hareketine imkan sağlamaktadırlar. Bunun amacı, sürücü ya da yolcuların vücutları üzerinde özellikle de göğüs bölgeleri üzerinde emniyet kemeri kullanımından dolayı açığa çıkabilecek yaralanmaların en alt düzeylere indirilmesidir. Otomotiv emniyet kemeri sistemlerinde opsiyonel olarak kullanılan yük sınırlayıcıların avantajlarının yanında dezavantajları da bulunmaktadır. İdeal durumda, yük sınırlayıcılar kaza esnasında emniyet kemerini bir miktar serbest bırakarak, kullanıcının araç x ekseni doğrultusunda hareket ederek hava yastığına temasını sağlamaktadır. Ancak yapılan araştırmalarda, bu ideal durumun her zaman gerçekleşmediği, kemerin salınımından dolayı kullanıcının araç içerisindeki direksiyon kolonu, ön konsol gibi yapılara hızlı bir şekilde çarparak ciddi yaralanmalara maruz kaldığı saptanmıştır. Ek olarak, hava yastıklarının kaza esnasında verimli çalışamama olasılığından dolayı yük sınırlayıcılarının kullanımından dolayı çeşitli travmalar da görülebilmektedir (Meyer ve ark. 2015) 18 Bir diğer araştırmada, 123 adet yolcu aracı için önden çarpışmalı test kazaların sonuçları irdelenmiştir. Yapılan irdeleme sonucunda, yük sınırlayıcı kullanımından ötürü emniyet kemeri kullanıcısının baş bölgesini ön hava yastığına ve direksiyon simidine çarptığı tespit edilmiştir. Kaza esnasında kullanıcının baş bölgesi ivmelenmesinin de yüksek olduğu saptanmıştır. Yine aynı çalışmada yer alan bilgilere göre, emniyet kemeri sisteminde yük sınırlayıcı kullanılan araçların %52’sinde test mankenlerinin baş bölgelerini direksiyon simidine çarptığı; ancak yük sınırlayıcı kullanılmayan araçların sadece %20’sinde test mankenlerinin baş bölgelerini direksiyon simidine çarptığı görülmüştür (Brumbelow ve ark. 2007). Brumbelow ve ark. (2007), makalelerinde 1996 ile 2003 yılları arasını kapsayan trafik kazalarının ölüm analiz raporlarını ve gerçek hayattaki kazalarda emniyet kemeri sisteminde kullanılan yük sınırlayıcıların etkilerini incelemişlerdir. Sundukları rapora göre yük sınırlayıcıların ölüm riskini azaltmadığı hatta bazı kazalarda ölüm riskini arttırdığı kanısına varmışlardır. Meyer ve ark. (2015), gerçek kaza verilerini incelemişlerdir. Toyota Yaris marka otomobil için önden çarpışmanın gerçekleştiği durumdaki veriler incelenmiştir. Bu kazada araç içerisinde bulunan erkek sürücü, yaklaşık 77-82 kg ağırlık ve 178 cm boya sahiptir. Aracın emniyet kemeri sisteminde yük sınırlayıcı kullanıldığından ötürü kaza gerçekleştiği esnada emniyet kemeri yaklaşık 304 mm serbest bırakılmıştır. Kaza yapan araçtaki sürücü, bu salınımdan dolayı baş bölgesini araç A-sütununa çarmış, bu nedenle de kafatasında kırık ve beyninde kalıcı hasara rastlanılmıştır. Meyer ve ark. (2015), Kia Forte marka otomobil için önden çarpışmanın görüldüğü durumu da incelemişlerdir. Bu kazada araç içerisinde bulunan kadın yolcu, sürücü yanındaki sağ ön koltukta oturmaktadır. Kadın yolcu yaklaşık 114 kg ağırlık ve yaklaşık 150-152 cm arasında boy uzunluğuna sahiptir. Kaza anında yük sınırlayıcı kullanımından dolayı emniyet kemeri 280 mm serbest kalmıştır. Otomobillerde sürücü hava yastığının tamamen aktif hale gelmesiyle yolcu hava yastığının aktif hale gelmesi arasında milisaniyeler mertebesinde bir fark vardır. Bu nedenle emniyet kemerinin salınımından dolayı araç x ekseninde ön tarafa doğru hareket eden yolcu, iki hava 19 yastığı arasındaki zamanlama farkından dolayı baş bölgesini araç kokpitine çarpmış ve ciddi bir şekilde yaralanmıştır. Yük sınırlayıcı kullanımından ötürü emniyet kemeri sütun döngüsü komponentinde de ciddi aşınmalar görülmüştür. Şekil 2.19’da yolcunun kaza esnasındaki hareket yönü, Şekil 2.20’de ise kazanın etkisiyle araç içerisinde oluşan hasar gösterilmiştir. Şekil 2.19. Ön taraftaki yolcunun kaza anındaki hareket yönü (Meyer ve ark. 2015) Şekil 2.20. Araç içerisindeki deformasyon (Meyer ve ark. 2015) 20 Meyer ve ark. (2015), Toyota Prius marka otomobil için kavşak içerisinde gerçekleşen bir kazayı incelemişlerdir. Araç, öncelikle kavşak içerisinde başka bir araçla çarpışmış, daha sonra da yol üzerinde konumlandırılmış olan bariyerlere çarpmıştır. Yani birden fazla önden çarpmanın gerçekleştiği bir durum söz konusudur. Araç emniyet kemeri sisteminde yük sınırlayıcı kullanımından dolayı emniyet kemeri yaklaşık 590 mm salınım yapmıştır. İlk çarpmada, hava yastığı devreye girerek işlevini tamamlamıştır. Ancak ikinci çarpışmada hava yastığı herhangi bir katkı sağlayamamıştır. Yük sınırlayıcı ise hem ilk hem de ikinci çarpışma anında kemerinin serbest kalmasını sağlayarak kullanıcının araç x ekseninde hareketine imkan vermiştir. Sürücünün öne doğru hareketlenmesinden ve hava yastığının işlevini tam olarak yerine getirememesinden dolayı ölümcül baş, göğüs ve karın bölgesi yaralanmalarının olduğu gözlemlenmiştir. Erkek sürücü yaklaşık olarak 183 cm boyunda ve 109 kg ağırlığındadır. Meyer ve ark. (2015), Mini Cooper marka otomobil için önden çarpışmanın gerçekleştiği durumdaki kaza verilerini incelemişlerdir. Kaza anında hava yastığı devreye girmemiştir. Yük sınırlayıcı, emniyet kemerinin 432 mm salınımına sebebiyet vermiştir. 183 cm boyunda ve 111 kg ağırlığındaki erkek sürücü, baş bölgesini araç A- sütununa çarpmış, kafatasında çok fazla sayıda kırık meydana gelerek hayatını kaybetmiştir. Xiao ve ark. (2017), yapmış oldukları çalışmada iki farklı tip emniyet kemer sistemini karşılaştırmışlardır. Yük sınırlayıcı kullanılmayan emniyet kemer sistemi geleneksel emniyet kemeri sistemi olarak isimlendirilmiştir. Yük sınırlayıcı kullanılan emniyet kemeri sistemlerinde, kullanıcı üzerinde oluşan kaburga kemiği kırıklarının, geleneksel emniyet kemeri sistemiyle karşılaştırıldığında daha fazla ve riskli düzeyde olduğu kanısına varılmıştır. Ayrıca yük sınırlayıcı kullanılan sistemlerde, kaburga üzerindeki gerilme-gerinim değerlerinin, geleneksel emniyet kemeri sistemlerine göre daha yüksek olduğu belirtilmiştir. 21 3. MATERYAL VE YÖNTEM Trafik kazalarında emniyet kemerinin kullanımı sayesinde birçok insanın hayatta kaldığı bilinmektedir. Ancak emniyet kemeri kullanımı zaman zaman araç içerisindeki sürücü ve yolcularda çeşitli yaralanmalara da sebebiyet verebilmektedir. Sürücü ve yolcuların göğüs, bel, karın, kalça, omuz, kafa, boyun bölgelerinde kaza esnasında emniyet kemeri kullanımından dolayı ciddi hasarlar meydana gelebilmektedir (Şekil 3.1.). Kaza esnasında emniyet kemeri ve hava yastıkları aktif olarak görev yaptığı halde sürücü ve yolcuların özellikle göğüs bölgelerinde oluşan yaralanmalar ciddi travmalara, kalıcı hasarlara ve hatta ölümlere sebebiyet verebilmektedir. Şekil 3.1. Emniyet kemeri kullanımının neden olduğu yaralanmalar (Al-Ozaibi ve ark. 2016) OEM ve otomotiv güvenlik ekipmanı üreten firmalar, emniyet kemeri kullanımından dolayı ortaya çıkan olumsuz durumları minimize etme adına bugüne kadar çok çeşitli projeler gerçekleştirmişlerdir. Önceki bölümlerde bahsedilen ön gergi mekanizmaları ve yük sınırlayıcılar emniyet kemer sistemlerine entegre edilerek kullanıcının konforunun 22 artması, kazadan olabildiğince az hasarla kurtarılması hedeflenmiştir. Bu sistemlerin kullanımının bazı avantajları olduğu gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Yük sınırlayıcıların çalışma prensibinden dolayı emniyet kemerinin serbest kalmasına izin vermesi çeşitli problemleri de beraberinde getirmiştir. Sürücü ya da yolcular yük sınırlayıcı kullanımından dolayı, baş, boyun, göğüs gibi yaşamsal fonksiyonlar için önemli olan vücut bölümlerini, araç A-sütununa, ön konsoluna ve direksiyon simidine çarparak ciddi şekilde yaralanmışladır. Hatta kaza verileri incelendiğinde bazı sürücü ve yolcuların hayatlarını kaybettikleri tespitine ulaşılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında, otomotiv emniyet kemeri sistemlerini daha işlevsel, daha fonksiyonel, daha güvenilir bir hale getirmek için kaza esnasında oluşan enerjiyi sönümleyecek yeni bir sistem geliştirilmiştir. Bahsedilen bu sistem alüminyum köpük içerikli enerji sönümleme sistemidir. Alüminyum köpük malzemenin enerji absorbe etme özelliğinden yararlanılarak, kaza esnasında açığa çıkan ve sürücü/yolcu üzerine etki edip çeşitli yaralanmalara hatta ölümlere sebebiyet veren kuvvetlerin sönümlenmesi hedeflenmiştir. Alüminyum köpük içerikli enerji sönümleme sistemi otomotiv emniyet kemeri sistemiyle entegre halde çalışmaktadır. 3.1. Fizibilite Çalışmaları Alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin otomotiv emniyet kemeri sistemine adaptasyonuyla ilgili gereken fizibilite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Fizibilite çalışmaları kapsamında otomotiv emniyet kemeri sistemlerini oluşturan alt komponentler, mekanizmalar, bu komponentlerin ve mekanizmaların araç içerisine montajlandığı bölgeler detaylı bir şekilde incelenmiştir. Yapılan detaylı incelemeler neticesinde, alüminyum köpük içeren sönümleme sisteminin araç içerisinde hangi bölgelere konumlandırılabileceği üzerine çalışılmıştır. Birinci alternatif olarak, sönümleme sisteminin araç orta konsolunun alt kısmına ve emniyet kemeri tokasıyla entegre çalışması düşünülmüştür. İkinci alternatif olarak, sönümleme sisteminin emniyet kemeri sabitleme noktasıyla entegre çalışması düşünülmüştür. Üçüncü alternatif olarak, sönümleme sisteminin araç B-sütunu içerisine ve emniyet kemeri sütun döngüsüyle entegre çalışması düşünülmüştür. Dördüncü alternatif olarak ise sönümleme 23 sisteminin araç B-sütunu içerisine, emniyet kemeri geri sarım mekanizmasıyla entegre halde çalışması düşünülmüştür. Emniyet kemeri sisteminin çalışma prensibi ve belirtilen sönümleme mekanizması için gerçekleştirilen paketleme çalışmaları da dikkate alındığında, belirlenen alternatifler arasından dördüncüsünün en uygun olduğu görülmüştür. Enerji sönümleme sisteminin araç içerisine konumlandırılması için gerekli olan boşluğun araç B-sütunu içerisinde, geri sarım mekanizmasının alt kısmında olduğu saptanmıştır. Şekil 3.2’de enerji sönümleme sisteminin araç içerisinde konumlandırılacağı bölge gösterilmiştir. Şekil 3.2. Sönümleme sisteminin konumlandırılacağı hacim 3.2. Patent Başvuruları Tez çalışmasına konu olan alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sistemiyle ilgili olarak hem yurt içi hem de yurt dışı patent başvuruları tamamlanmış olup değerlendirme aşamasındadır. Türk Patent ve Marka Kurumu’na, başvuru numarası 2018/10057 ve buluş başlığı ‘‘Darbe Sönümleyici’’ olan ana patent başvurusu yapılmıştır. Ayrıca başvuru numarası 2019/08575 ve buluş başlığı ‘‘Emniyet Kemeri Geri Sarım Mekanizmasına Darbe Önleyici Yerleştirilmesi’’ olan ek patent başvurusu tamamlanmıştır. Türk Patent ve Marka Kurumu’na yapılan ana patent ve ek patent 24 başvurularının ardından, başvuru numarası PCT/TR2019/050546 ve buluş başlığı ‘‘Emniyet Kemeri Darbe Sönümleme Sistemi’’ olan PCT başvurusu tamamlanmıştır. Böylelikle patent başvurularıyla birlikte enerji sönümleme sistemi hem ulusal hem de uluslararası alanda koruma altına alınmıştır. Şekil 3.3. Sönümleme sistemine ait bir patent çizimi 3.3. Alüminyum Köpük Malzemenin Özellikleri ve Otomotivdeki Kullanım Alanları Gözenekli bir yapıya sahip olan ve içerisinde alüminyum, titanyum, nikel, çinko gibi metaller barındıran yapıların genel ismi metal köpük olarak adlandırılmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, otomotiv emniyet kemeri sistemlerine alüminyum ihtiva eden metal köpük entegre edilmiştir. Son zamanlarda, alüminyum köpük malzemelerin başta otomotiv sektörü olmak üzere gemi, havacılık, savunma gibi alanlarda da kullanımı 25 yaygınlaşmaya başlamıştır. Özellikle yüksek rijitlik ve yüksek mukavemet özelliklerinin yanında düşük yoğunluğa sahip olması alüminyum köpük malzemelerin kullanım alanının artmasını sağlamıştır. Ek olarak, enerji sönümleme kabiliyetlerinin yüksek olması, düşük termal iletkenlik ve düşük manyetik geçirgenliğe sahip olmaları alüminyum köpük malzemelerin avantajlarındandır. Ayrıca alüminyum köpük malzemelerin geri dönüşümleri de mümkündür. Alüminyum köpük metallerin, ses yalıtımına yardımcı olma ve vibrasyonu azaltma gibi özellikleri de bulunmaktadır. Alüminyum köpük malzemeler, ezilip sıkıştırıldığında plato stresi özelliğini göstermektedir. Malzemenin maruz kaldığı yükten dolayı şekil değişimine uğraması ve yoğunlaşma uzaması noktasına kadar yatay bir eğri oluşturması malzemenin plato stresi özelliğine sahip olduğunun göstergesidir. Bahsedilen plato stresi özelliği, Şekil 3.4’te Gerilim – Uzama grafiğinde gösterilmiştir. Alüminyum köpük malzemelerin göstermiş olduğu bu malzeme karakteristiği nedeniyle, absorbe edilen enerji miktarları da ciddi ölçüde artmaktadır. Çelik, dökme demir, alüminyum gibi malzemeler ezilip sıkıştıklarında plato stresi özelliğini göstermemektedirler. Ayrıca alüminyum köpük malzemeler, deformasyon sırasında poisson oranında değişiklik göstermektedirler. Ek 3 3 olarak, çeliğin özgül ağırlığı 7,8 g/cm , alüminyumun özgül ağırlığı 2,7 g/cm iken 3 alüminyum köpüğün özgül ağırlığı ise 0,2-0,9 g/cm değer aralığındadır (Sığırtmaç 2010). Şekil 3.4. Alüminyum köpük malzemenin gerilim-uzama eğrisi (Sığırtmaç 2010) 26 Gözenekli bir yapıya sahip olan alüminyum köpük malzemenin bir görünümü Şekil 3.5’te gösterilmiştir. Şekil 3.5. Alüminyum köpük (Roush 2006) Alüminyum köpük otomotiv sektöründe tercih edilen bir malzemedir. Elektrikli prototip bir aracın, çarpışma kutusunda dikdörtgen alüminyum profillerinin içinde alüminyum köpük kullanılarak malzemenin enerji absorbe özelliğinden yararlanılmak istenmiştir (Şekil 3.6). Şekil 3.6. Alüminyum köpüğün otomotiv çarpışma kutusunda kullanımı (Moreno 2016) 27 Alüminyum köpüğün otomotiv sektöründeki bir diğer uygulaması ise araç A-sütununda kullanılmasıdır. Aracı daha güvenli bir seviyeye getirmek için özgül ağırlığı düşük, enerji absorbe etme yeteneği yüksek olan alüminyum köpük malzeme, A-sütunu içerisine bölgesel olarak konumlandırılmıştır. Şekil 3.7’de alüminyum köpüğün araç A- sütununa entegrasyonu gösterilmiştir (Stöbener ve ark. 2009). Şekil 3.7. Alüminyum köpüğün araç A-sütununa entegrasyonu (Stöbener ve ark. 2009) Alüminyum köpüğün otomotiv sektöründeki bir diğer uygulaması ise Audi marka otomobilin yan eşik parçası içerisinde kullanılması olmuştur. Bu uygulamayla, özellikle yandan çarpışmanın olduğu kazalarda araç şasisinin korunması amaçlanmıştır. 2001 yılında gerçekleştirilen bu uygulama, alüminyum köpüğün otomotiv sektöründeki seri imalat koşullarında gerçekleştirilen ilk denemedir. Şekil 3.8’de bahsedilen uygulama görsel olarak verilmiştir (Simancik ve ark. 2015). 28 Şekil 3.8. Alüminyum köpüğün araç yan eşiği içinde kullanılması (Simancik ve ark. 2015) 3.4. Alüminyum Köpük Takviyeli Sönümleme Sistemi Tasarım Çalışmaları Alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin otomotiv emniyet kemeri sistemine entegre edilebilmesi için gerekli olan tasarım çalışmaları, CATIA V5 bilgisayar destekli tasarım programı aracılığıyla tamamlanmıştır. Daha önceki bölümlerde de bahsedildiği gibi ilgili sönümleme sisteminin, yapılan fizibilite çalışmaları neticesinde emniyet kemeri geri sarım mekanizmasıyla ilişkili çalışacağı öngörülerek tasarım faaliyetleri bu çerçevede gerçekleştirilmiştir. Sönümleme sisteminin otomotiv emniyet kemerine adapte edilebilmesi çeşitli tasarım alternatifleri üzerinde çalışılmıştır. Birinci tasarım alternatifi olarak, sönümleme sisteminin dokuz adet farklı alt komponentten oluşması düşünülmüştür. Bu alt komponentler, alüminyum köpük, koruyucu kılıf, koruyucu kılıf üst kapak, koruyucu kılıf alt kapak, iç kılıf, sınırlandırıcı dış kılıf, dış kılıf üst destek, braket ve somun şeklindedir. Şekil 3.9’da bahsedilen sönümleme sistemi ve alt komponentleri numaralandırılmış olarak gösterilmiştir. 29 Şekil 3.9. Alüminyum köpüğü içerisinde barındıran sönümleme sistemi Çizelge 3.1’de ise sönümleme sistemini oluşturan numaralandırılmış alt komponentlerle ilgili olarak BOM listesi verilmiştir. Çizelge 3.1. Sönümleme sistemini oluşturan alt komponentlere ait BOM listesi BOM NO AÇIKLAMA 1 Alüminyum Köpük 2 Koruyucu Kılıf 3 Koruyucu Kılıf Üst Kapak 4 Koruyucu Kılıf Alt Kapak 5 İç Kılıf 6 Sınırlandırıcı Dış Kılıf 7 Dış Kılıf Üst Destek 8 Braket 9 Somun Tasarlanmış olan sönümleme sistemini oluşturan alt komponentlerin montaj sıralaması şu şekilde şekildedir: Öncelikle alüminyum köpüğün (1) alt yüzeyine temas eden koruyucu kılıf alt kapak (4) komponenti montaj edilir. Daha sonra koruyucu kılıf (2), alt kapağa monte edilir. Sonrasında da koruyucu kılıf üst kapak (3), koruyucu kılıfa monte edilerek alüminyum köpük kapalı bir kafes yapısı haline getirilmiş olur. Montaj sıralaması, Şekil 3.10’da I, II, III ve IV şeklinde sıralı olarak açıklanmıştır. Çizelge 30 3.1’deki BOM listesine göre de ilgili elemanlar 1, 2, 3 ve 4 şeklinde numaralandırılmıştır. Şekil 3.10. Sönümleme sisteminin montaj sıralaması Şekil 3.11’de gösterildiği gibi; alüminyum köpüğü içerisinde barındıran kafes yapısı şeklindeki sistemi oluşturan parçaların merkezinden delik açılmıştır. İç kılıf parçası (5), bu delikten geçirilerek yapıya monte edilmektedir. İç kılıfın montajından sonra, sönümleme mekanizmasının en dışında yer alan, kafes sistemiyle iç kılıfı da içerisinde barındıran sınırlandırıcı dış kılıfın (6) montajı yapılmaktadır. Sınırlandırıcı dış kılıf büküm yoluyla sac malzemeden imal edilen bir komponenttir. Sonrasında dış kılıf üst destek parçası (7), sınırlandırıcı dış kılıfın üst yüzeyine kaynak edilerek oturtulur. Dış kılıf üst destek parçasının montajlanma işlemi bittikten sonra braket (8), dış kılıf destek parçasının üst yüzeyine kaynak edilir. Kullanılan bu braket vasıtasıyla sönümleme mekanizması, emniyet kemeri geri sarım mekanizmasıyla irtibatlı hale gelmektedir. Son olarak somun elemanın montajıyla sönümleme mekanizmasının montaj işlemi tamamlanmış olmaktadır. Montaj sıralaması, Şekil 3.11’de V, VI, VII ve VIII şeklinde sıralı olarak açıklanmıştır. Çizelge 3.1’deki BOM listesine göre de ilgili elemanlar 5, 6, 7, 8 ve 9 şeklinde numaralandırılmıştır. 31 Şekil 3.11. Sönümleme sisteminin montaj sıralamasının devamı Otomotiv emniyet kemeri sistemlerine entegre edilmesi planlanan alüminyum köpük içerikli enerji sönümleme sistemi, çalışma prensibi göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır. Enerji sönümleme sistemi, üst kısmından braket yardımıyla geri sarım mekanizmasıyla irtibatlandırılmıştır. Enerji sönümleme sistemi alt kısmından ise sınırlandırıcı dış kılıfın tasarımından dolayı, otomotivin B-sütununun bir kısmını kapatan plastik ya da sac parçayla irtibat halindedir. Sönümleme sistemi, araç B-sütunu içerisinde yer alan boşluklu alan içerisine konumlandırılmıştır. Alüminyum köpük içerikli sönümleme sisteminin otomotiv içerisine montajlanmış hali Şekil 3.12’de gösterilmiştir. Şekilde gösterilen sistem, sürücü tarafında kullanılan emniyet kemeri sistemine adaptasyonu göstermektedir. Şekil üzerinde yer alan x, y, z koordinat sistemi otomotiv tasarımcılarının kullandığı geleneksel koordinat sistemini ifade etmektedir. Mekanizmanın çalışma prensibi de bu koordinat sistemi kullanılarak tanımlanacaktır. 32 Şekil 3.12. Alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin sürücü tarafındaki emniyet kemeri sistemine entegre edilmiş hali Tasarlanan sönümleme sisteminin çalışma prensibi şu şekildedir: Alüminyum köpüğü içerisinde barındıran sönümleme sistemi, alt taraftan cıvata yardımıyla araç B- sütununun bir kısmını kapatan plastik (trim) ya da sac parçaya bağlanarak sabitlenmiştir. Sönümleme sisteminde kullanılan, Çizelge 3.1’de 8 numara ile gösterilen braket ve cıvata yardımıyla da sönümleme sistemi üst tarafından geri sarım mekanizmasına bağlanmıştır. Kaza gerçekleştiği anda, oluşan kuvvetlerin etkisiyle geri sarım mekanizması araç z ekseni yönünde bir miktar hareket etmektedir. Bu esnada Çizelge 3.1’de 6 numara ile gösterilen sınırlandırıcı dış kılıf sabit kalmaktadır. Çizelge 3.1’de 5 numara ile gösterilen iç kılıf ise geri sarım mekanizmasının hareket ettiği yönde yani araç z ekseni yönünde hareket edebilir özelliktedir. İç kılıfın bu hareketiyle, sönümleme sistemi içerisinde yer alan alüminyum köpük sıkışıp ezilerek enerji absorbe etme özelliğini yerine getirecektir. Bu sayede kaza esnasında açığa çıkan ve sürücü ya da yolcunun üzerine etkiyen kuvvetlerin ortaya çıkardığı olumsuz etkiler minimize edilecektir. İkinci tasarım alternatifi olarak, enerji sönümleme sisteminin dört farklı alt komponentten oluşması düşünülmüştür. Bu alt komponentler, alüminyum köpük, 33 hareketli iç parça, sabit dış kılıf ve burçlardır. Şekil 3.13’te ikinci tasarım alternatifi olarak belirlenen sönümleme sistemi ve sistemi oluşturan alt komponentler numaralandırılmış halde gösterilmiştir. Şekil 3.13. Alüminyum köpüğü içerisinde barındıran alternatif sönümleme sistemi Çizelge 3.2’de ise alternatif sönümleme sistemini oluşturan numaralandırılmış alt komponentlerle ilgili olarak BOM listesi verilmiştir. Çizelge 3.2. Alternatif sönümleme sistemini oluşturan alt komponentlere ait BOM listesi BOM NO AÇIKLAMA 1 Alüminyum Köpük 2 Hareketli İç Parça 3 Sabit Dış Kılıf 4 Burçlar 34 Tasarlanmış olan alternatif sönümleme sistemini oluşturan alt komponentlerin montaj sıralaması şu şekildedir: Öncelikle alüminyum köpüğü (1) içerisinde barındıran ve köpüğün yan yüzeylerinin temas edeceği hareketli parça (2) ile alüminyum köpüğün montajı yapılır. Daha sonra alüminyum köpük ve hareketli parçayı içerisinde barındıran, tasarımından dolayı sönümleme sisteminin geri sarım mekanizmasına bağlanmasını sağlayan sabit dış kılıfın (3) montajı yapılmaktadır. Son olarak sönümleme mekanizmasının geri sarım mekanizması ve araç B-sütununun bir kısmını kapatan plastik (trim) ya da sac parçayla irtibatını sağlayacak cıvatalar için yataklama görevini üstlenecek olan burçların (4) montajı yapılmaktadır. Montaj sıralaması, Şekil 3.14’te I, II, III ve IV şeklinde sıralı olarak gösterilmiştir. Çizelge 3.2’deki BOM listesine göre de ilgili elemanlar 1, 2, 3 ve 4 şeklinde numaralandırılmıştır. Şekil 3.14. Alternatif sönümleme sisteminin montaj sıralaması Otomotiv emniyet kemeri sistemine entegre edilmesi planlanan alüminyum köpük içerikli alternatif sönümleme sistemi, çalışma prensibi göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır. Sönümleme sistemi, bir ucundan emniyet kemeri geri sarım mekanizmasıyla irtibat halindeyken, diğer ucundan da araç B-sütununun bir kısmını kapatan plastik ya da sac malzemeden imal edilen parçayla irtibat halindedir. 35 Sönümleme sisteminin araç içerisine montaj yapılabilmesi için yataklama görevini üstlenen burçlar ve bağlantıyı sağlayan cıvatalar kullanılmıştır. Alüminyum köpük içerikli alternatif sönümleme sisteminin otomotiv içerisine montajlanmış hali Şekil 3.15’te gösterilmiştir. Şekilde gösterilen sistem, sürücü tarafında kullanılan emniyet kemeri sistemine adaptasyonu göstermektedir. Şekil üzerinde yer alan x, y, z koordinat sistemi otomotiv tasarımcılarının kullandığı geleneksel koordinat sistemini ifade etmektedir. Mekanizmanın çalışma prensibi de bu koordinat sistemi kullanılarak açıklanacaktır. Şekil 3.15. Alüminyum köpük takviyeli sönümleme sisteminin sürücü tarafındaki emniyet kemeri sistemine entegre edilmiş hali Tasarlanan alternatif sönümleme sisteminin çalışma prensibi şu şekildedir: Alüminyum köpüğü içerisinde barındıran sönümleme sistemi, bir ucundan cıvata yardımıyla araç B- sütununun bir kısmını kapatan plastik (trim) ya da sac parçaya bağlanarak sabitlenmiştir. Sönümleme sistemi bir ucundan da yine cıvata yardımıyla geri sarım mekanizmasına bağlanmıştır. Kaza gerçekleştiği anda, oluşan kuvvetlerin etkisiyle geri sarım mekanizması araç z ekseni yönünde bir miktar hareket etmektedir. Bu esnada 36 Çizelge 3.2’de 3 numara ile gösterilen sabit dış kılıf durağan pozisyonda kalmaktadır. Çizelge 3.2’de 2 numara ile gösterilen hareketli iç parça ise geri sarım mekanizmasının hareket ettiği yönde yani araç z ekseni yönünde hareket edebilir özelliktedir. Hareketli iç parçanın göstermiş olduğu bu davranış neticesinde, sönümleme sistemi içerisinde yer alan alüminyum köpük, hareketli iç parça ile sabit dış kılıf arasında sıkışıp ezilerek enerji absorbe etme özelliğini yerine getirecektir. Bu sayede kaza esnasında açığa çıkan ve sürücü ya da yolcunun üzerine etkiyen kuvvetlerin ortaya çıkardığı olumsuz etkiler minimize edilecektir. 3.5. Alüminyum Köpük İçin Yapılan Hacim Optimizasyon Çalışmaları Araç içerisinde kullanılacak alüminyum köpüğün konumlandırılacak bölge ve fonksiyonellik açısından prizmatik formda kullanılması öngörülmüştür. Farklı model araçların B-sütunu yapıları incelendiğinde, araç içerisinde kullanılacak alüminyum köpük malzeme için sınır değerleri belirlenmiştir. Alüminyum köpük malzemenin araca entegrasyonu için kritik görülen A, B ve H ölçüleri Şekil 3.6’da gösterilmiştir. Şekil 3.16. Alüminyum köpük için belirlenen kritik ölçüler 37 Bahsedilen A, B ve H ölçülerin maksimum değerleri Çizelge 3.3’te gösterilmiştir. Çizelge 3.3. Alüminyum köpük için belirlenen maksimum ölçüler Ölçü Maksimum Değer A 30 mm B 90 mm H 180 mm 3.6. Deneysel Tasarım (DoE) Çalışmaları Alüminyum köpüğün boyutlarının belirlenmesinde, mühendislik çalışmalarında sıklıkla kullanılan deneysel tasarım (DoE) aracına başvurulmuştur. Maksimum değerleri belirlenen A, B ve H ölçüleri için üçer adet ölçü değerleri belirlenmiştir. Deneysel tasarımdaki deney sayısı belirlenirken, faktör sayısı ve faktörlerdeki seviye sayılarının tespit edilmesi gerekmektedir. Deneysel tasarımda 3 adet faktör kullanılmıştır (A Ölçüsü, B Ölçüsü, H Ölçüsü). Faktörlerdeki seviye sayısı olarak da her bir ölçü değeri için 3 farklı ölçü belirlenmiştir ve bu 3 farklı ölçü faktörlerdeki seviye sayısını göstermektedir. Deneysel tasarımda kullanılacak deney sayısının hesaplanmasında Denklem 3.1’deki formül kullanılmaktadır. Denklemde N ile belirtilen deney sayısını, x ile belirtilen faktör sayısını, y ile belirtilen ise faktörlerdeki seviye sayısını ifade etmektedir. 𝑁 = 𝑦𝑥 (3.1) 𝑁 = 33 = 27 Deneysel tasarımda kullanılacak faktör sayısı ve faktörlerdeki seviye sayısını gösteren değerler Çizelge 3.4’te verilmiştir. 38 Çizelge 3.4. Deneysel tasarımda kullanılan faktör ve seviye sayıları Faktör (3 Faktör) Faktördeki Seviye Sayıları (3 Seviye) A Ölçüsü 20 mm, 25 mm, 30 mm B Ölçüsü 70 mm, 80 mm, 90 mm H Ölçüsü 120 mm, 140 mm, 160 mm Yukarı verilen bilgiler ışığında 3^3’lük 27 adet deney sayısı içeren tam faktöriyel DoE matrisi oluşturulmuştur. Çizelge 3.5’te oluşturulan DoE matrisine yer verilmiştir. Çizelge 3.5. Tam faktöriyel deneysel tasarım (DoE) matrisi Deney No A Ölçüsü (mm) B Ölçüsü (mm) H Ölçüsü (mm) 1 20 70 120 2 20 70 140 3 20 70 160 4 20 80 120 5 20 80 140 6 20 80 160 7 20 90 120 8 20 90 140 9 20 90 160 10 25 70 120 11 25 70 140 12 25 70 160 13 25 80 120 14 25 80 140 15 25 80 160 16 25 90 120 17 25 90 140 18 25 90 160 19 30 70 120 20 30 70 140 21 30 70 160 22 30 80 120 23 30 80 140 24 30 80 160 25 30 90 120 26 30 90 140 27 30 90 160 39 27 adetlik deney sayısının fazla olması nedeniyle deney sayısını azaltmak ve optimum sonucu daha kısa bir zaman diliminde elde edebilmek için deneysel tasarım tekniklerinden kısmi faktöriyel yöntemi uygulanmıştır. İlk etapta, belirlenen 3 farklı H ölçüsünden ortalama değer olan 140 mm değeri alınarak deney sayısının düşürülmesi hedeflenmiştir. A ölçüsü için başlangıçta belirlenen 20 mm, 25 mm ve 30 mm değerleri alınmıştır. B ölçüsü için ise yine başlangıçta belirlenen 70 mm, 80 mm ve 90 mm değerleri alınmıştır. Bu değerler kullanılarak, kısmi faktöriyel yöntemi uygulanarak elde edilen DoE matrisi Çizelge 3.6’da gösterilmiştir. Çizelge 3.6. Kısmi faktöriyel deneysel tasarım (DoE) matrisi Deney No A Ölçüsü (mm) B Ölçüsü (mm) H Ölçüsü (mm) 1 20 70 140 2 20 80 140 3 20 90 140 4 25 70 140 5 25 80 140 6 25 90 140 7 30 70 140 8 30 80 140 9 30 90 140 3.7. Test Platformu Tasarımı ve Üretimi Deneysel tasarım çalışmaları sonucunda elde edilen kısmi faktöriyel deneysel tasarım matrisinde yer verilen ölçülerdeki alüminyum köpük malzemelerin, fiziksel olarak test edilebilmesi için bir test platformunun tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Yeni test platformu, Uludağ Üniversitesi laboratuvarında kullanılan düşürme testi cihazına adapte edilebilecek şekilde tasarlanmış olup düşürme testi cihazının tablasına entegre edilebilir özelliktedir. Yeni test platformu, hareket edebilen L formundaki parçalardan, merkezleme pimlerinden, cıvata-somun bağlantılarından ve alt tabladan oluşmaktadır. Alt tablanın üzerinde yer alan kanallar sayesinde L formundaki parçalar hem alt tablaya bağlanmış, hem de tabla üzerinde hareket edebilme imkanı sağlanarak farklı ölçülerde alüminyum köpüğün test edilmesine olanak sağlanmıştır. L formundaki hareketli parçaların alt 40 tablaya bağlanması T formundaki özel cıvatalar ve somunlar aracılığıyla sağlanmaktadır. Test platformu, düşürme testi üzerinde yer alan tablaya merkezleme pimleri aracılığıyla monte edilmektedir. Şekil 3.17’de bahsedilen test platformunun tasarımı ve test platformunu oluşturan alt komponentler gösterilmektedir. Şekil 3.17. Test platformu ve alt bileşenler Tabla üzerinde konumlandırılan L formundaki parçalar, belirli yönlerde hareket ederek alüminyum köpüğün sabitlenmesini sağlamaktadır. Şekil 3.18’de ise alüminyum köpüğün tabla üzerinde konumlandırıldığı yer, L formundaki parçaların hareket yönü ve test platformunun açık haldeki üstten görünüşü verilmiştir. 41 Şekil 3.18. Test platformunun açık haldeki üstten görünüşü Düşürme testi cihazında alüminyum köpüğün test edilebilmesi için L formundaki parçaların hareket etmesi ve alüminyum köpüğe kılavuzluk etmesi gerekmektedir. Alüminyum köpüğün fonksiyonunu tam olarak yerine getirebilmesi için hareketli parçalar bir nevi kılıf görevi görecek ve alüminyum köpük tablanın tam merkezine yerleştirilerek ezilme işlemi gerçekleştirilecektir. Şekil 3.19’da L formundaki parçaların hareket etmiş son halleri, Şekil 3.20’de ise test platformunun kapalı haldeki üstten görünüşü verilmiştir. 42 Şekil 3.19. L formundaki parçaların hareket etmiş son halleri Şekil 3.20. Test platformunun kapalı haldeki üstten görünüşü 43 Şekil 3.21’de ise test platformunun düşürme testinde yer alan tablanın üzerine montajlanmış hali ve test esnasında alüminyum köpüğün ezilmesine yardımcı olacak parçanın konumu gösterilmiştir. Alüminyum köpük, fiziksel doğrulama testinde görselde verildiği gibi test edilecektir. Şekil 3.21. Test platformunun düşürme testi tablasına montajlanmış hali 44 St37 malzemeden imal edilen ve galvaniz kaplama işlemine tabii tutulan test platformunun, Uludağ Üniversitesi laboratuvarındaki düşürme testi cihazına adapte edilmiş hali final hali Şekil 3.22’de gösterilmiştir. Şekil 3.22. Test platformunun imal edilmiş ve düşürme test cihazına adapte edilmiş hali 45 4. BULGULAR VE TARTIŞMA Tez çalışması kapsamında, otomotiv emniyet kemeri sistemlerine entegre edilmesi planlanan alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin, enerji emilim performansını incelemek için Abaqus Sonlu Elemanlar yazılımı kullanılmıştır. Kaza anında açığa çıkan enerjinin büyük bir kısmının koruyucu kılıf içerisinde yer alan alüminyum köpük malzeme tarafından absorbe edilmesi beklendiğinden, araç içerisindeki hacme uygun olarak farklı ölçülerdeki alüminyum köpük modellerinin analizleri gerçekleştirilecek ve enerji absorbe etme performansı en iyi olan alüminyum köpük ölçüleri belirlenmeye çalışılacaktır. Alüminyum köpüğün elasto-plastik davranışını gerçeğe yakın olarak modellemek amacıyla Deshpande-Fleck’in teorik modeline dayanan crushable foam plasticity modeli seçilmiştir (Gulcimen Cakan ve ark. 2019). Bu modelde, alüminyum köpük için standart numunelerle gerçekleştirilen basma testlerinden elde edilen gerilme-birim şekil değiştirme değerleri, Abaqus Sonlu Elemanlar yazılımında tanımlanmıştır. Alüminyum köpüğe ait mekanik özellikler, Çizelge 4.1’de gösterilmiştir. Katı olarak modellenen köpük malzemelerin elemanlarına ayrılmasında C3D8R eleman tipi kullanılmıştır. Farklı ölçülerdeki alüminyum köpük malzemeler için mesh boyutu 3 mm olarak belirlenmiştir. Çizelge 4.1. Alüminyum köpük malzemenin mekanik özellikleri (Gulcimen Cakan ve ark. 2019) Mekanik Özellikler Değer Elastisite Modülü [MPa] 67 Akma Gerilmesi (σy) [MPa] 2 Elastik Poisson Oranı (νe) 0,3 Plastik Poisson Oranı (νp) 0 Basma Akma Gerilmesi Oranı (k) 1 46 Alüminyum köpüğü içerisinde barındıran sönümleme sisteminin, kaza anında araç içerisindeki sürücü veya yolcuların üzerine gelen kuvvetleri minimize etmesi hedeflenmektedir. Otomotiv sektöründe yapılan güvenlik testlerinde birden çok çarpışma senaryosu kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, FMVSS 208 regülasyonu referans alınarak, otomobilin 56 km/sa’lik hızla rijit bir duvara çarptığı senaryo seçilmiştir. Kazaya maruz kalan sürücü ya da yolcu ağırlığı olarak 80 kg belirlenmiştir. Analiz kurgusu yapılırken bu hız ve kütle değerleri de dikkate alınmıştır. Bahsedilen çarpışma hızı ve sürücü/yolcu kütlesi değerleri baz alınarak, yaklaşık 380 J’luk bir enerjinin sönümlenmesi gerektiği kanısına varılmış ve bu enerji değerini sönümleyebilecek alüminyum köpük malzeme için optimum değerlerin (ölçü, yoğunluk vb.) elde edilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca enerji hesabı yapılırken, otomotiv sektöründe üst segment bazı araçlarda kullanılan yük sınırlayıcılara (load limiter) ait grafikler de incelenmiştir. Önceki bölümlerde de bahsedildiği gibi yük sınırlayıcılar, emniyet kemerinin bir miktar serbest kalmasına izin vererek enerjiyi absorbe etmeye çalışmaktadırlar. Alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin yük sınırlayıcılara alternatif olarak kullanılması düşünülmektedir. Şekil 4.1’de yük sınırlayıcıya ait emniyet kemeri yük- salınım grafiği verilmiştir. Grafiğin altında kalan alan sönümlenen enerjiyi verdiğinden grafikte 380 J’luk enerji değerine ulaşılmıştır. Enerji hesabı yapılırken bu grafik de dikkate alınmıştır. Şekil 4.1. Yük sınırlayıcıya ait emniyet kemeri yük-salınım grafiği (Rao ve ark. 2006) 47 Sonlu elemanlar analizleri yapılırken, alüminyum köpüğün dışında koruyucu kılıf modellenmiştir. Alüminyum köpüğün burkulmaya uğramadan enerji sönümleme özelliğini tam olarak gösterebilmesi için koruyucu kılıf kullanılması gerekli görülmüştür. Kılıf, karşılaştırmak amacıyla rijit ve şekil değiştirebilen özellikte modellenmiştir. Şekil değiştirebilen kılıf modeli için DP600 çeliği seçilmiştir. Çizelge 3.6’daki kısmi faktöriyel deneysel tasarım matrisinde elde edilen ölçü değerlerinden ilki olan, 20 mm x 70 mm x 140 mm ölçülerinde alüminyum köpük malzeme için analizler gerçekleştirilmiştir. Şekil 4.2’de yapılan analiz sonucunda, DP600 kılıf üzerinde oluşan eşdeğer gerilme ve plastik şekil değiştirme dağılımı gösterilmiştir. DP600 kılıf üzerinde, analiz sonuçlarına göre 229,6 MPa’lık gerilme değeri görülmüştür. Malzemedeki gerilme değerleri, akma mukavemeti sınırını geçmediğinden parçada herhangi bir plastik şekil değişimi gözlemlenmemiştir. Şekil 4.2. DP600 kılıf için elde edilen a)eşdeğer gerilme ve b)plastik şekil değiştirme değerleri Şekil 4.3’te, DP600 kılıf ve rijit kılıf kullanılan modellerde, alüminyum köpük malzemede oluşan eşdeğer gerilme sonuçları gösterilmiştir. 48 Şekil 4.3. 20 mm x 70 mm x 140 mm boyutlarındaki alüminyum köpük içeren a)DP600 kılıf ve b)rijit kılıf modelleri için köpüğe ait eşdeğer gerilme değerleri Şekil 4.3’te yer alan analiz sonuçlarına göre DP600 kılıf içerisinde yer alan alüminyum köpükteki maksimum gerilme değeri 7,88 MPa olarak, rijit kılıf içerisinde yer alan alüminyum köpükteki maksimum gerilme değeri ise 7,55 MPa olarak belirlenmiştir. DP600 kılıf ve rijit kılıf içerisindeki alüminyum köpükte gözlemlenen maksimum gerilme değerleri birbirine oldukça yakındır. Şekil 4.4’te ise dışında DP600 kılıf ve rijit kılıf kullanılan alüminyum köpük malzeme için plastik şekil değiştirme miktarları verilmiştir. DP600 kılıf içerisindeki alüminyum köpük için birim şekil değiştirme miktarı %76,46 iken rijit kılıf içerisindeki alüminyum köpük için birim şekil değiştirme miktarı %88,33 olarak belirlenmiştir. Birim şekil değiştirme miktarının fazla olması alüminyum köpükteki deformasyonun fazla olduğunu ve enerji emilim performansının yüksek olduğunu göstermektedir. 49 Şekil 4.4. 20 mm x 70 mm x 140 mm boyutlarındaki alüminyum köpük içeren a)DP600 kılıf ve b)rijit kılıf modelleri için köpüğe ait plastik şekil değiştirme değerleri Şekil 4.5’te 20 mm x 70 mm x 140 mm ölçülerindeki alüminyum köpüğe ait kuvvet (N) – yer değiştirme (mm) grafiğine yer verilmiştir. Grafikte rijit kılıf kullanılan durum için oluşan eğri mavi renkle, deforme olabilen DP600 kılıf kullanılan durum için ise pembe renkli eğri kullanılmıştır. Grafik incelendiğinde, kuvvet değerlerinin maksimum 11 kN’a ve alüminyum köpüğün yer değiştirme değerlerinin ise maksimum 83 mm’ye tekabül ettiği görülmektedir. İlk boyu 140 mm olan alüminyum köpük, yaklaşık olarak %60 oranında sıkışma göstermiştir. Şekil 4.5. 20 mm x 70 mm x 140 mm boyutlarındaki alüminyum köpüğe ait kuvvet-yer değiştirme grafiği 50 Şekil 4.6’da ise 20 mm x 70 mm x 140 mm ölçülerindeki alüminyum köpüğe ait enerji (mJ) – zaman (s) grafiğine yer verilmiştir. Grafikte rijit kılıf kullanılan durum için oluşan eğri mavi renkle, deforme olabilen DP600 kılıf kullanılan durum için ise yeşil renkli eğri kullanılmıştır. Grafik incelendiğinde, enerji değerlerinin maksimum 440 J değerlerine ulaştığı görülmüştür. Beklenildiği gibi rijit kılıf ve DP600 kılıflı modelin enerji sönümleme değerlerinin çok yakın olduğu görülmüştür. Sistem sadece köpüğü ezecek şekilde tasarlandığı için DP600 kılıfta enerji sönümlemeden ziyade köpüğü deformasyon sırasında bir arada tutacak şekilde görev yapmıştır. Analiz sonuçlarına göre, analizler yapılmadan önceki sönümlenmesi gereken enerji değeri olarak belirlenen 380 J’luk enerjinin, 20 mm x 70 mm x 140 mm ölçülerindeki alüminyum köpük kullanılarak rahatlıkla sönümlenebileceği gösterilmiştir. Şekil 4.6. 20 mm x 70 mm x 140 mm boyutlarındaki alüminyum köpüğe ait enerji- zaman grafiği 51 5. SONUÇ Bu çalışmada, alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin, otomobil emniyet kemeri sistemlerinde kullanılabilmesi için gerekli olan çalışmalar yapılmıştır. Öncelikle alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin araç içerisine adapte edilebilmesi için gereken fizibilite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Emniyet kemeri sistemini oluşturan alt komponentler ve bu komponentlerin çalışma prensipleri incelenmiştir. Tamamlanan fizibilite ve inceleme çalışmaları neticesinde, alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin araç içerisine montajı için en uygun yerin, emniyet kemeri geri sarım mekanizmasının altında, araç B-sütunu içerisinde yer alan boşluklu hacim olduğu tespitine varılmıştır. Enerji sönümleme sistemi, üst kısmından emniyet kemeri geri sarım mekanizmasıyla, alt kısmından ise araç B-sütununu kapatan plastik ya da sac parçayla bağlantılı haldedir. Bu çalışma koşulları göz önünde bulundurularak enerji sönümleme sistemi için gerekli olan tasarım çalışmaları tamamlanmıştır. Alüminyum köpük malzemenin prizmatik formda olmasına karar verilmiştir. Paketleme çalışmaları neticesinde alüminyum köpük için maksimum ebatlar belirlenmiştir. Bu üç ölçü değeri için, A ölçüsü maksimum 30 mm, B ölçüsü maksimum 90 mm ve H ölçüsü maksimum 180 mm olarak belirlenmiştir. Bu maksimum ölçüler baz alınarak, 20 mm x 70 mm x 140 mm ebatlarındaki alüminyum köpüğün araç içerisine entegre edilebileceği belirlenmiştir. Bu ölçü değerlerinin enerji absorbe etme performansını ve malzeme davranışını gözlemlemek için sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda, malzemenin şekil değiştirme dağılımı, eşdeğer gerilme dağılımı, kuvvet-yer değiştirme ve enerji-zaman grafikleri irdelenmiştir. Analizler gerçekleştirilmeden önce belirlenmiş olan 380 J’luk enerji değerinin, belirlenen ebatlarla sönümlenebildiğinin kanısına varılmıştır. Grafikler incelendiğinde kuvvet değerlerinin maksimum 11 kN’a ulaştığı ve alüminyum köpüğün maksimum 83 mm ezildiği (yaklaşık %60 oranında bir sıkışma) tespit edilmiştir. Çalışma neticesinde, alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin, emniyet kemeri sistemlerinin mevcut faydalarından ödün vermeden, sürücü ve yolcuların 52 güvenlik seviyelerini arttırıcı yönde olumlu katkılar sağlayacağının kanısına varılmıştır. Alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sisteminin, özellikle üst segment otomobillerin emniyet kemeri sistemlerinde kullanılan yük sınırlayıcıların yerine alternatif olarak kullanımının mümkün olabileceği belirlenmiştir. Tez çalışması kapsamında elde edilen alüminyum köpük takviyeli enerji sönümleme sistemi ürününün, otomotiv sektöründe hazır ürün halinde kullanılabilmesi için yapılan çalışmalar neticesinde ortaya çıkacak nihai ürünün, akredite kuruluşlarda test edilmesi ve ilgili raporların alınması gerekmektedir. İlerleyen süreçlerde, ürünün otomotiv sektörüne kazandırılması için gereken tüm çalışmalar yapılacaktır. Bu sayede, otomotiv emniyet kemeri sistemlerinin daha güvenli bir hale getirilmesi hedefi gerçekleştirilmiş olunacaktır. 53 KAYNAKLAR Anonim, 2019a. Statistical data about seat belts of NHTSA. https://www.nhtsa.gov/risky-driving/seat-belts - (Erişim tarihi: 27.06.2019). Anonim, 2019b. Technical documentation safety. https://www.baylissgraphics.com/project/technical-documentation-safety/ - (Erişim tarihi: 03.07.2019). Anonim, 2019c. Car seat belt. https://www.goldenacresdogs.com/car-seat-belt.html - (Erişim tarihi: 03.07.2019). Anonim, 2019d. Seat belt buckle. https://oemseatbelts.com/products/4-metal-bracket- buckles – (Erişim tarihi: 03.07.2019). Anonim, 2019e. Seat belt tongue. http://www.safetybeltsolutions.co.uk/products/tongues - (Erişim tarihi: 03.07.2019). Anonim, 2019f. Seat belt pillar loop. https://www.beltupsafety.com/components/pillar- loops/wire-pillar-loop - (Erişim tarihi: 03.07.2019). Anonim, 2019g. Seat belt anchoring point. https://www1.discountsale.co/emniyet- kemerleri-ve-dolgu/13036-emniyet-kemeri-otomobil-uec-nokta-tipi-sandalye-emniyet- kemeri-elektrikli-arac-emniyet-kemeri-emniyet.html - (Erişim tarihi: 05.09.2019). Anonim, 2019h. Seat belt retractor. https://www.autoliv.com/products/passive- safety/seatbelts – (Erişim tarihi: 06.09.2019). Anonim, 2019ı. Seat belt locking mechanism. https://www.safetyrestore.com/blog/how- does-a-seatbelt-work/ - (Erişim tarihi: 06.09.2019). Anonim, 2019i. Seat belt safety system. https://www.zf.com/products/en/cars/products_30854.html – (Erişim tarihi: 10.09.2019). Anonim, 2019j. Seat belt pretensioner. https://www.ptseatbelt.com/products/seat-belt- pretensioner/ - (Erişim tarihi: 10.09.2019). Al-Ozaibi, L., Adnan, J., Hassan, B., Al-Mazroui, A., Al-Badri, F. 2016. Seat Belt Syndrome: Delayed or Missed Intestinal Injuries, a Case Report and Review of Literature. Int J Surg Case Rep, (20): 74-76. Bean, J.D., Kahane, C.J., Mynatt, M., Rudd, R.W., Rush, C.J., Wiacek, C. 2009. Fatalities in Frontal Crashes Despite Seat Belts and Air Bags – Review of All CDS Cases – Model and Calendar Years 2000-2007 – 122 Fatalities. Office of Vehicle Safety National Highway Traffic Safety Administration, Washington, DC 20590. Brumbelow, M., Baker, B., Nolan, J. 2007. Effects of Seat Belt Load Limiters on Driver Fatalities in Frontal Crashes of Passenger Cars. 20th International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles (ESV), June 18-21, 2007. Cuerden, R., Cookson, R., Massie, P., Edwards, M. 2007. A review of the european 40% offset frontal impact test configuration. International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, 18-21 June, 2007, Lyon, France. Diwan, A., 2019. Seat belt: why is it important to wear it while driving. https://carbiketech.com/seat-belt/ - (Erişim tarihi: 01.07.2019). Gulcimen Cakan, B., Ensarioğlu, C., Cakir, M.C. 2019. Farklı oranlarda alüminyum köpük takviyeli çarpışma kutularının mekanik performanslarının karşılaştırılması. BAUN Fen Bil. Enst. Dergisi, 21(1): 295-305. 54 Kent, R., Henary, B., Matsuoka, F. 2005. On the fatal crash experience of older drivers. Annual proceedings. Association for the Advancement of Automotive Medicine, 49: 371–391. Meyer, S.E., Nelson, A.O., Hock, D.A., McMillin, J.T., Herbst, B.R. 2015. Assessing the Effects of Load Limiting Retractors on Occupant Motion. Proceedings of the IRCOBI Conference, 2015. Moreno, F.G. 2016. Commercial Applications of Metal Foams: Their Properties and Production. Materials , 9(2), 85. Rao, A., Hassan, J., Nusholtz, G. 2006. Effect of airbag porosity, mass flow and load limiter on the 5th and 50th hybrid dummies in a 35 mph crash. SAE World Congress, 2006, Detroit, Micgihan. Rentschler, M., 2015. Seat belt pretensioning system. https://cecas.clemson.edu/cvel/auto/ECE470_Projects_2015/Matthew_Rentschler_proje ct.html – (Erişim tarihi:10.09.2019). Roush, W., 2006. Aluminum Foam. https://www.technologyreview.com/s/406080/aluminum-foam/ - (Erişim tarihi: 17.09.2019). Rudd, R.W., Bean, J., Cuentas, C., Kahane, C.J., Mynatt, M., Wiacek, C. 2009. A study of the factors affecting fatalities of air bag and belt-restrained occupants in frontal crashes. International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, 15-18 June, 2009, Stuttgart, Germany. Sığırtmaç, T. 2010. Metal köpük malzemelerin üretim sonrası kesme ve birleştirme işlemlerinin deneysel verilerden yararlanarak modellenmesi. Doktora Tezi, BUÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Bursa. Simancik, F., Spisak, J., 2015. Lightweight materials for future cars. https://www.cvtisr.sk/buxus/docs/symposium/presentations_2015/China_Innovation_fo rum_Simancik.pdf – (Erişim tarihi: 18.09.2019). Stanfill, C., 2011. Seat belt pretensioning system. https://cecas.clemson.edu/cvel/auto/AuE835_Projects_2011/Stanfill_project.html - (Erişim tarihi: 10.09.2019). Stöbener, K., Rausch, G. 2009. Aluminium foam-polymer composites: processing and characteristics. Journal of Material Science, 44: 1506-1511. Van Arsdell, W., Weber, P., Stankewich, C., Larson, B., Hoover, R., Watson, R. 2016. Load-limiters effect on occupant restraint system performance (No:2016-01- 1505). SAE Technical Paper. Vishal, A., 2017. Two point seat belt. https://www.quora.com/What-is-an-invention- everybody-uses-but-the-inventor-didnt-make-any-money-from-it – (Erişim tarihi: 01.07.2019). Xiao, S., Yang, J., Crandall, J.R. 2017. Investigation of chest injury mechanism caused by different seatbelt loads in frontal impact. Acta of Bioengineering and Biomechanics, 19 (3): 53-62. 55 ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı : Reşat Oğuzhan SÜMER Doğum Yeri ve Tarihi : Orhaneli/Bursa, 04.08.1993 Yabancı Dil : İngilizce Eğitim Durumu Lise : Turhan Tayan Anadolu Lisesi / 2011 Lisans : Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği / 2016 Yüksek Lisans : Uludağ Üniversitesi, Konstrüksiyon ve İmalat Anabilim Dalı, Makine Mühendisliği / 2020 Çalıştığı Kurum/Kurumlar : Bosch San. ve Tic. A.Ş. - Part Time Öğrenci (Kasım 2015 - Ekim 2016) Avrotas Avrupa Tasarım Mühendislik İç ve Dış. Tic. A.Ş. - Makine Mühendisi (Mayıs 2017 - Devam ediyor) İletişim (e-posta) : resat.sumer.16@gmail.com Yayınları : Sumer, R.O., Gulcimen Cakan, B., Çakır, M.C., Uguz, A. 2019. Araçlarda kullanılan emniyet kemerlerinin kaza anında insan sağlığına olan olumsuz etkilerinin azaltılması için bir sistem geliştirilmesi. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 24(3): 183-198. 56