إسماعيل مصطفى يكتب: أهمية حزام الأمان (حزام السلامة) في السيارات

حزام الأمان أو حزام السلامة هو جهاز سلامة للمركبة مصمم لحماية الرّاكب من الأذى عند التصادم أو التوقف المفاجئ تهدف أحزمة الأمان إلى تقليل الإصابات بإيقاف مرتديه من الاصطدام في الأجزاء القاسية من المركبة ويمنع الراكب من أن يُقذف خارج المركبة.
أحزمة الأمان هي أحد تطبيقات القانون الأول لنيوتن(الجسم الساكن يبقى ساكنا والجسم المتحرك يستمر في حركته بسرعة منتظمة في خط مستقيم ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تجبره على تغيير ذلك) فالجسم قاصر بذاته على تغيير حالته، وهذا ما يفسر ظاهرة (القصور الذاتي)للأجسام المتحركة، فمثلا عندما تتحرك سيارة وعليها أمتعة غير مثبتة بسرعة منتظمة تكون السيارة والأمتعة في حالة حركة، وعندما تتوقف السيارة فجأة فإن حالة السيارة تتحول من الحركة للسكون بينما تظل الأمتعة غير المثبتة في حالة حركة تبعا لخاصية القصور الذاتي أي أنه لا توجد قوة تغير من حالة حركة الأمتعة بعدما أثرت قوة المكابح(الاحتكاك) على السيارة فغيرت من حالتها، فتسقط الأمتعة، ومن هنا جاءت فكرة عمل أحزمة الأمان .
الفكرة الاساسية لحزام الأمان تعمل على منع الراكب من الاصطدام بطبلون السيارة ، أو الارتماء خارجها خلال الزجاج الأمامي عندما تتوقف السيارة فجأة نتيجة لحادث اصطدام ، وذلك لأن جسم الراكب يكسب سرعة السيارة ولكن ليس له القدرة على التوقف الفجائي وهذا ما يعرف بمبدأ القصور الذاتي .
عرض الحزام لأول مرة في السيارات الأمريكية عام 1947م ، وفي عام 1956م وفرت شركة فورد الحزام في السيارات التي ستباع داخل أمريكا ، وفي عام 1964م أصبح الحزام صفة قياسية للسيارات الأمريكية . وبعد ذلك بعامين أصبح الحزام الخلفي قياسياً ، وفي عام 1967م أصبح الحزام الأمامي إلزامياً ، وبعدة بعام واحد فقط أصبح حزام الكتف إلزامياً أي في عام 1968م .
تتصل معظم أحزمة الأمان الحديثة بهيكل السيارة عن طريق ثلاث نقاط اثنتان منهن داخل هيكل السيارة والثالثة تقع بجانب الراكب وهي التي يستخدمها في ربط الحزام .
ترصد وحدة التحكم حركة الحساسات الاليكترونية أو الميكانيكية التي تستجيب للانخفاض المفاجئ في سرعة السيارة نتيجة لعملية الاصطدام ، فيعطي المعالج الإشارة للشداد لكي يعمل ، ومن ثم تنطلق الأكياس الهوائية في السيارات إذا كانت مجهزة بها .
أنواع الأحزمة
تحتوي العديد من السيارات الحديثة على أحزمة أمان تربط يدوياً ، بينما قد توجد سيارات أقدم منها تربط فيها الأحزمة آلياً ، وعليه فإنه يمكن تقسيم الأحزمة إلى نوعين عما :
الأحزمة اليدوية
هي التي يتم ربطها يدوياً ، وتوجد عادة في المقاعد الخلفية ومعظم المقاعد الأمامية للسيارات ، تزود معظم السيارات الأقدم بحزم للحوض فقط في المقاعد الخلفية الجانبية ، وفي بعض الأحيان تزود بحزام للكتف ، بينما يشمل المقعد الخلفي الأوسط على حزام للحوض فقط وبالنسبة للسيارات الحديثة تزود بعض المقاعد الخلفية الجانبية بحزام الحوض والكتف للمقعد الخلفي الاوسط .
الأحزمة الآلية :
تعرف الأحزمة الآلية بتلك التي تلتف حول جسم السائق أو الراكب آلياً ودون تدخل منه ، وذلك بمجرد جلوسه على مقعده وقفل باب السيارة وتصنف إلى نوعين :
1 – أحزمة بمحرك : تحرك آلياً بمجرد ما يجلس السائق خلف المقود ويقفل باب السيارة وفي بعض السيارات حتى يتحرك الحزام ويحيط بجسم السيارة ، في هذا النوع يجب على السائق أن يربط حزام الحوض يدوياً ، ولكي يعمل هذا الحزام بكفاءة عالية فإنه يجب ربط حزام الحوض ويجب الإشارة إلى أن جميع الأحزمة الآلية مجهزة بألية فك الحزام عند الطوارئ .
2- أحزمة بدون محرك : ويمكن تصنيفها إلى نظامين هما :
النظام الأول : وفيه يتصل كلاً من حزام الكتف وحزام الحوض بباب السيارة من الداخل ، وبالتالي يدخل السائق ( الراكب ) من تحته فيلتف حول جسمه آلياً عند قفل باب السيارة مباشرة .
النظام الثاني : وفيه يتصل حزام الكتف فقط بباب السيارة ويتحرك ليحيط السائق بجرد قفل باب السيارة أما حزام الحوض فيجب ربطه يدوياً من قبل السائق .
مكونات حزام الأمان
الشريط
يتكون الشريط Web من نسيج مرن قابل للتمدد بدرجة محددة لكي يخفف من آثار التوقف الفجائي للمركبة ، ولا يسمح بارتطام جسم الراكب بالأجزاء الأمامية للسيارة ، مثل عجلة القيادة أو طبلون السيارة أو الزجاج الأمامي للسيارة ، ويتصل أحد طرفي الشريط بهيكل السيارة القوي أمام الطرف الآخر فيتصل بالشداد ، ويوجد على الشريط بين تلك النقطتين لسان قد يكون ثابتاً أو قابلاً للحركة يمكن تثبيته في مزلاج تشكل نقطة الارتباطي الثالثة . يفصل هذا اللسان شريط الحزام إلى جزئيين يطلق على أحدهما : حزام الكتف حيث يمر خلال صدر مستخدمه ، بينما يطلق على الآخر : حزام الحجر والذي يمر من حجر ( منطقة الحوض ) الراكب ، تتميز تلك المناطق ( الصدر والحوض ) بأنها أقوى مناطق الجسم صلابة ومقاومة .
الشداد
تتمثل مهمة الشداد Retractor في إبقاء الحزام مشدوداً على الجسم الراكب بحيث لا يسمح بأي ارتخاء يؤدي إلى حركة الراكب إلى الأمام عند حدوث الاصطدام أو التوقف الفجائي ، وبالتالي يحمي الراكب من الارتطام بالأجزاء الصلبة من جسم السيارة .
ويتكون الشداد من جزأين هما :
البكرة Spool : وهي الجزء الرئيس في الشداد و يتصل بها أحد طرفي الحزام ويلتف عليها في الوضع الاعتيادي ويوجد لها حافتان مستنتان على شكل تروس Gears .
الزنبرك Spring : ويثبت على البكرة بحيث يتصل طرفه الداخلي بالمحور الذي تدور حوله البكرة والطرف الآخر ( الخارجي ) يثبت على الجانب البكرة ، ويكون اتجاه لفات الزنبرك مع اتجاه عقارب الساعة ، وهو نفس التفاف شريط الحزام على البكرة .
تتمثل مهمة الزنبرك في إعادة لف شريط الحزام على البكرة ، وشده على جسم الراكب مع إبقاء إمكانية حركة الراكب في الوضع الاعتيادي من الحركة إلى الإمام والى الجانبين ، فعندما يسحب السائق ( الراكب ) الحزام لكي يربطه حول جسمه فإن البكرة تدور عكس عقارب الساعة ، وبالتالي يدور الزنبرك بعكس اتجاه لفاته ، مما يولد مقاومة لسحب الحزام ، ولذا فإن الزنبرك يحاول العودة إلى وضعه الطبيعي فيعمل على شد الحزام على الجسم والتخلص من أي ارتخاء فيه .

القفل
يشتمل كل حزام على آلية قفل تعمل علي إيقاف دورانن البكرة التي يلتف عليها الشريط ، وبالتالي تمنع استطالته عند حدوث الاصطدام أو توقف السيارة الفجائي ، مما يعمل على بقاء الراكب في مقعده ، وتوجد عدة آليات لقفل الحزام منها :
الميكانيكية : وتعتمد هذه الآلية بشكل أساس على الحركة ، ويمكن تصنيفها إلى نوعين ، هما :
حركة السيارة : وفي هذه المجموعة يتم قفل البكرة عندما تنخفض سرعة المركبة بصورة مفاجئة ، كما في حالة حوادث الاصطدام ، بواسطة قفل يتمثل في ثقل بندولي يتصل بالطرف العلوي لذراعه لسان معدني Pawl يكون اللسان في الوضع الاعتيادي
أما عندما تتوقف السيارة فجأة فإن القفل البندولي يتحرك إلى الأمام ( حسب قانون القصور الذاتي ) مما يؤدي إلى تحرك اللسان إلى الوضع الرأسي ، وبالتالي يتخلل بين أسنان الترس فيعمل على إيقاف دوران البكرة ، ويمنع استطالة شريط الحزام شكل 3-ب ولهذا يبقى الراكب ثابتاً في مقعده .
حركة الحزام :
وتتم نتيجة لسحب الحزام بقوة بفعل التوقف الفجائي للسيارة واندفاع جسم الراكب إلى الأمام ساحباً معه الحزام ، مما يؤدي إلى دوران البكرة بسرعة ، والتي يوجد عليها لسان القبض ( Clutch lever ) شكل 4-أ ، فتتولد قوة طرد مركزية تعمل علي انطلاق لسان القبض فيبز عن مستوى محيط البكرة يمر اللسان علي قطعة معدنية محدبة (cam ) يتصل بها مزلاج له أسنان يتحرك عليها بواسطة مسمار انزلاق Sliding Pin ، وتؤدي حركة القطعة المعدنية المحدبة باتجاه عقارب الساعة إلى اقتراب المزلاج من الترس المسنن فتتداخل الأسنان مع بعضها البعض فيعمل على منع البكرة من الدوران
الكهربائي : وفيها تحل أجهزة كهربائية محل الطرق الميكانيكية لاستشعار أي انخفاض مفاجئ في السرعة المركبة وبالتالي إرسال الإشارات إلى الشداد لتفعيل آلية القفل ، وقد تكون تلك الأجهزة مرتبطة مع الدوائر الكهربائية لتشغيل الأكياس الهوائية .
التقنية الحرارية : وتعمل آلية قفل الحزام بالتقنية الحرارية Pyrotechnice على التخلص من أي ارتخاء في الحزام ، وتثبيت الراكب بقوة في المقعدة عند حدوث أي تغير مفاجئ في السرعة أو إتجاه السيارة نتيجة لتعرضها لحادث اصطدام ، حيث يعمل هذا النوع على سحب شريط الحزام إلى الداخل ومنع على سحب شريط الحزام إلى الداخل ومنع ارتطام جسم الراكب بالأجزاء الأمامية من جسم السيارة تتكون آليه قفل الحزام الحراري ، شكل 5أ ، من غرفة صغيرة تحتوي على مادة مشتعلة ، وتجهز الغرفة الصغيرة بقطبي كهرباء تتصل مباشرة بالمعالج المركزي عندما يتم رصد عملية الاصطدام فإن وحدة التحكم تمر في الحال تياراً كهربائياً عبر الأقطاب فتتولد داخل الحجرة الصغيرة شرارة تمل على إشعال المادة المشتعلة ، وهذه بدروها تعمل على احتراق الغاز الموجود في الحجرة الكبيرة ، وينتج عنه كمية كبيرة من الغازات تضغط على أسطوانة جريدة عمود مسننة Rack gearمستقرة على فتحة في أعلى الحجرة فيؤدي ذلك إلى دفع الأسطوانة والجريدة المسننة المتصلة بها بقوة وبسرعة إلى الأعلى شكل 5 ب فتتداخل اسنانها مع الترس المتصل ببكرة الشداد فتدور بسرعة مؤدية إلى لف الحزام ، وبالتالي سحب جسم الراكب وتثبيته بقوة وشده على مقعده .
محددات تحمل الحزام
تحدث في بعض الأحيان أضراراً جسيمة لمستخدم الحزام نتيجة القوة الشد التي تتعرض لها المناطق التي يمر عليها الحزام ، وذلك عندما يكون التوقف مفاجئاً وعنيفاً ، ولذ يجب تخفيف عملية الشد على جسم مستخدم الحزام عندما تتجاوز حد معين . ويستخدم لذلك ما يعرف بمحددات التحمل Load Limiters . ويمثل ذلك في استطالة الحزام بمقدار قليل عندما يتعرض لقوة شد عالية من جسم الراكب ، ومن الأمثلة على ذلك ما يلي :
وضع ثنايات في شريط الحزام : تخاط ثنايات في الحزام الأمان بخطوط ذات تحمل شد معين ، بحيث تنقطع عندما يتعرض الحزام لقوة شدة تفوق قدرته على المقاومة ، فيؤدي ذلك إلى فك الثنية ، ومن ثم استطالة الحزام ، وهذا يعمل على تحرك جسم الراكب قليلاً إلى الأمام ، وتخفيف الضغط على جسمه وبالتالي القليل من الأضرار .
إضافة قضيب قابل للالتواء : تعتمد محددات التحمل في بعض الحالات الأكثر تتطوراً على وجود قضيب قابل للالتواء Torsion Bar في آلية شد الحزام ، وهو عبارة عن قضيب معدني قابل للالتواء يحافظ على شكله في حالة الحوادث الخفيفة ، ولكنه يلتوي عندما يتعرض لقوة تفوق قدرته على المحافظة على شكله المستقيم ، فيؤدي ذلك إلى استطاعة محدودة في شريط الحزام تساعد في التخفيف من أثر التوقف الفجائي .
سيارات حديثة وحزام مريح :
تتمتع السيارات الحديثة – نتيجة للتطورات المتوالية التي طرأت على صناعتها – بالعديد من المميزات والخصائص التي تجعل من حزام الأمان أكثر راحة وأمانا دون أن تؤثر على فائدته ولكفاءته ، ومن أهمها ما يلي
ضوابط حزام الكتف
تسمح ضوابط حزام الكتف Shoulder belt Adjusters للطرف العلوي منه بالمرور خلال الصدر وبعيدا عن الرقبة ، تشتمل ضوابط حزام الكتف على مثبتات متحركة لرفع وخفض مستوى حزام الكتف كما تشمل على مشابك توجيه تتصل بداخل السيارة لتحريك الحزام بعيداً عن الرقبة .
التحكم في ارتفاع المقعد :
تتمتع بعض السيارات بمواصفات منها إمكانية التحكم في ارتفاع وانخفاض المقاعد الأمامية من السيارة Adjustable Seat Height مما يتيح للأفراد قصيري القامة رفع المقعد حتى يمر الحزام براحة تامة على وسط الكتف بعيداً عن الرقبة
تطويل الحزام
عندما يكون طول الحزام غير كاف لربطه حول جسم الراكب نتيجة للسمنة الزائدة للسائق فيمكن لوكيل السيارة المعتمد إطالته لكي يتناسب مع جسم السائق .
إصلاح الحزام بعد الحادث
يلزم في معظم الأحوال – تبديل أحزمة الأمان بعد الحوادث لأنها تكون قد تمددت أثناء الحادث . أما في حالة الأحزمة الكهربائية وأحزمة التقنية الحرارية فإن أجزاء محددة منها يجب أن تستبدل ، لأنها من الأجزاء ذات الاستخدام لمرة واحدة فقط .

م / إسماعيل فؤاد راغب مصطفى
قسم ميكانيكا السيارات
معهد التدريب المهني