Influence of the pre-tightening of seat belts on the loads acting on rear seat occupants during a frontal collision

Results of investigations of the dynamic loads acting on the occupants of backseats in a passenger car during a frontal collision and an analysis of such loads have been presented. The analysis was based on results of experimental tests carried out on a crash-test stand at the Automotive Industry Institute (PIMOT). It was focused on the influence of the pre-tightening of seat belts on the state of loading of test dummies representing a 50 centile male (M50) and a child aged about 10 years. The child dummy was placed in a child safety seat (which included both a seat cushion and a backrest), designed for children with a mass of 15 to 36 kg. The dummies were restrained with the use of standard seat belts. The quantities taken into consideration included head and thorax accelerations measured for both dummies and, for the M50 dummy, forces and moments acting on the neck, thoracic deflection, and axial forces in the thighs. In the analysis, results of three crash tests with different seat belt pre-tightening force values were taken into account. To estimate the risk of injury, indicators of biomechanical immunity of the human body to the effects of impact loads were used. Conclusions drawn from a frame-by-frame analysis of films recorded by means of high-speed cameras were also taken into consideration at this work. The benefits of adequate pre-tightening of seat belts by the user, especially by seat belt pretensioners, were confirmed. In the case of seat belts with pretensioners, the risk of severe injury to an adult passenger (AIS4+) was estimated at 18%, i.e. about a half of that incurred when seat belts without pretensioners are used. For a child, the pretensioners were found to reduce this risk to 9%, i.e. to about one-third.

W pracy przedstawiono wyniki badań i analizę obciążeń dynamicznych, jakie działają na osoby na tylnych siedzeniach w samochodzie osobowym, podczas zderzenia czołowego. Analiza została przeprowadzona na podstawie rezultatów badań eksperymentalnych, przeprowadzonych na stanowisku zderzeniowym w Przemysłowym Instytucie Motoryzacji. Uwagę skupiono na wpływie wstępnego napięcia pasów na stan obciążenia manekina reprezentującego 50-centylowego mężczyznę (M50) oraz manekina dziecka w wieku około 10 lat. Manekin dziecka siedział w foteliku samochodowym (podstawka z oparciem), przystosowanym dla dzieci o masie 15÷36 kg. Manekiny przypięte były za pomocą standardowych pasów bezpieczeństwa. Rozważono przyspieszenie działające na głowę i klatkę piersiową obu manekinów oraz siły i momenty działające na szyję, ugięcie klatki piersiowej oraz siły osiowe w udach manekina M50. W analizie zostały wykorzystane wyniki trzech prób zderzeniowych, w których pasy bezpieczeństwa były wstępnie napięte siłami o różnych wartościach. Do oceny ryzyka obrażeń wykorzystano wskaźniki biomechanicznej odporności ciała człowieka na skutki obciążeń udarowych. Podczas analizy wykorzystano także wnioski z analizy poklatkowej filmów nagranych za pomocą kamer do zdjęć szybkich. Potwierdzono korzyści wynikające ze wstępnego napięcia pasów bezpieczeństwa przez użytkownika, a zwłaszcza przez napinacze. Oceniono, że po zastosowaniu napinacza ryzyko ciężkich obrażeń dorosłego pasażera (AIS4+) jest około dwa razy mniejsze (18 %) niż w samochodzie bez napinaczy. W przypadku dziecka jest to 9 %, czyli trzykrotnie mniej niż z pasami bez napinaczy.