Study the introduction of new technologies to develop safety components in case of a lateral impact in the automotive industry

Abstract

En la actualidad, los accidentes de tráfico son una de las causas principales de fallecimiento sobretodo en la población más joven. Con el objetivo de reducir estas cifras y las lesiones derivadas de dichos accidentes, los fabricantes de automóviles están focalizando todos sus esfuerzos en mejorar los sistemas de retención y en desarrollar nuevos elementos capaces de proteger al ocupante ante diferentes accidentes posibles. Para que un vehículo salga al mercado, tiene que cumplir una serie de normativas y regulaciones que le permitan circular por las vías públicas. Dichas normativas y regulaciones son propias de cada país o continente y son cada vez más estrictas con los fabricantes en relación a la seguridad del pasajero. Además de las normativas y regulaciones, existen una serie de programas privados que también evalúan la seguridad de los vehículos. Son los llamados programas NCAP (EuroNCAP, U.S.NCAP) y que no son obligatorios. Como parte del proceso de desarrollo de los sistemas de seguridad de los vehículos hay unos ensayos denominados “Crash simulations” o más comúnmente ensayos de trineo. Consisten en una plataforma metálica (trineo) donde se montan los elementos más característicos de cada tipo de ensayo (frontal, lateral poste, lateral barrera, etc.) y a la que se le da un pulso de aceleración por medio de un actuador hidráulico de altas prestaciones. El objetivo de estos ensayos es simular las aceleraciones de diversos tipos de accidentes en distintos elementos fundamentales del vehículo. En el caso de este proyecto, se centrará en ensayos laterales y por tanto estos elementos fundamentales son: asiento, puerta (varias zonas) y dummy. Para realizar estos ensayos, Cidaut dispone de un actuador hidráulico que da un pulso de aceleración de modo que el resto de elementos involucrados se adecuan a la aceleración objetivo por medio de sistemas pasivos (rotación, honeycombs…). El objetivo fundamental de este proyecto es buscar y analizar la tecnología óptima para añadir a nuestro sistema de ensayo de modo que podamos representar aceleraciones en diversos elementos de forma más precisa y sin sobrecargar el cilindro principal que dispone la empresa en estos momentos ya que, como se ha dicho, las regulaciones y normativas son cada vez más estrictas y por tanto se deben alcanzar valores más altos de aceleración, velocidad, etc. Una vez seleccionada la tecnología óptima, se procederá a analizar datos de ensayos de trineo reales para ver que características técnicas deben cumplir dichos actuadores y de ese modo se buscará el proveedor que cumpla con ellas.Una vez definido el actuador y encontrado el proveedor, se dará un primer diseño que podría cumplir con las necesidades del sistema analizando el número de actuadores necesarios así como su posición óptima y el modo en que diferentes aéreas de la puerta lograrían alcanzar su aceleración objetivo. Una vez hecho un primer diseño del sistema, se procederá a hacer un estudio de fiabilidad para ver la evolución de la probabilidad de fallo del sistema con respecto al tiempo y se propondrán una serie de modificaciones y mejoras de modo que se reduzca dicha probabilidad de fallo. Con todo esto el último paso será un estudio económico donde se analizaran los costes directos e indirectos de la implementación de este sistema en nuestras instalaciones, de modo que en un futuro no muy lejano se puedan utilizar para decidir si introducir esta mejora o no.

Nowadays, road accidents are one of the main causes of death moreover among the young population. With the objective of reducing these figures and injuries, car manufacturers are focusing all their efforts on improving the restraint systems and on developing new elements capable to protect the occupants against different type of accidents. In order to get into the market, a car has to accomplish a list of rules and regulations that allow them to circulate on the public roads. Those rules and regulations are different for each country or continent and are getting stricter each year with car manufacturers in terms of passenger safety. In addition to these rules and regulations, there are also some private assessment programs that evaluate car safety and are commonly known as NCAP Programs (New Car Assessment Program), which are not compulsory. As part of the restraint systems development process for vehicles, there are a type of tests called “crash simulations” or more commonly sled-tests. They consist on a metal platform (sled) to which the most relevant components from a type of crash (frontal, side post, side barrier, etc.) are mounted. A high performance hydraulic actuator propels this sled in order to reproduce the accelerations from a real crash. The main accelerations that the system has to be able to reproduce in case of a lateral test (focus tests of this thesis) are: seat, door (several areas) and dummy. To carry out these tests, Cidaut has a big hydraulic actuator that gives an acceleration pulse to the sled while the other relevant components adjust to their acceleration pulses by means of passive systems (hinges and rotation, honeycomb, etc.). The main objective of this thesis is to search and analyze the different technologies available at the market in order to decide which one is the optimal to add it to the actual facilities in order to better represent these accelerations with more precision and without overloading the principal hydraulic cylinder. In addition to this and looking to the future, it is a fact that the rules and regulations are getting stricter and therefore it is essential to have a testing system to reach the high accelerations required. Once the optimal technology has been selected, the thesis will proceed to analyze data and information from real sled tests carried out at Cidaut in order to define the technical specifications for the actuators needed and once the specifications are defined, a supplier of this technology will be proposed. Once the technology and the supplier have been selected, it will be given a first design of how the testing system could be: number of actuators, position, guiding system... This first sketch of the system is just a first idea of the future testing facility. With this first design, the next part will include a reliability study to analyze the probability of failure of the system and a will provide some modifications and improvements in order to reduce it. The last step of this thesis will be an economical study with real information of all the direct and indirect costs that the project implementation will carry. This study will be very useful in order to decide whether to carry out the project or not.