課題：チャイルドシート設計の最適化
親が想像できる最悪の状況は、子供を失うことです。ヨーロッパだけでも、毎年400人の子供が自動車事故で亡くなり、さらに2,800人が重傷を負い、後遺症を引き起こしています。これらの事故で作用する力は甚大である可能性があり、多くの場合、子供が負う怪我は、車内の大人が負う怪我よりも大きくなります。
では、どうすれば子供への衝突力を減らし、安全性を高めることができるのでしょうか。この問題に対処するために、Malaika のエンジニアは、すべての国際安全基準を超える世界初のチャイルドシートを設計し、チャイルドカーの安全性の水準を効果的に引き上げました。
Karl Hearst
CEO Malaika
We believe that children in cars should have the highest possible level of safety that technology permits. We don’t feel like we need to be satisfied with what we have today, we actually want to deliver something that makes it better.
私たちは、車に乗る子供たちは、テクノロジーが許す限りの最高レベルの安全性を持つべきだと考えています。私たちは、今日あるものに満足する必要があるとは感じておらず、むしろそれをより良くする何かを提供したいと思っています。
アプローチ：チャイルドシートのコンポーネントテストのために構造解析を適用
このような極端な設計課題に対応するために、マライカのエンジニアは、コンポーネントレベルとシステムレベルの両方で厳格な製品テストと設計検証手順を実施しました。このプロセスにはSimScaleプラットフォームが必須であり、メインシャーシと調整ラックへのプライマリISOfix接続の構造的完全性を検証するために、一連のコンポーネントについてシミュレーションが行われました。物理試験を補完するものとして、SimScaleを使用して、3600Nの力に対する最悪のシナリオに基づいて構造シミュレーションを実施しました。
導入の効果：最適化された安全なチャイルドシート
ISOfixのプライマリコネクターは、自動車座席側に取り付けられたバーにチャイルドシートを固定するためのスチール製コネクタ部品です。衝突時には、チャイルドシートが所定の位置に留まるようにする重要なコンポーネントです。衝撃力は、円形のコネクタの基部にある4本のボルトに加えられます。固定されたバーとコネクタヘッドとの間にはスライドできる接点があります。
丸型のコネクタヘッドに2つ目のリムが追加されることで、部品の剛性と強度を向上できました。シミュレーション結果が示すように、円形コネクタのヘッド上とボルト穴の近くに応力が高い領域が存在します。最大変位は、力が加えられるコネクタの基部に見られます。ただし、この値は非常に小さく、設計上の問題がない値となりました。
長さ調整ラックは、自動車座席の一部であり、調整バーの歯が固定されるための溝があります。力が加えられると、溝と歯の間で滑りが発生します。最悪の荷重条件下では、接触位置に大きな応力がかかります。これらのシミュレーション条件下では、最も高い応力は中央の歯で発生しました。
これらの応力は鋼の引張強度を超えており、材料の降伏が発生していることを意味します。こういった、材料降伏の可能性がある場所を確認できることで、物理テストを行う前に、さらなる設計改善が必要な場所が分かります。チャイルドシートを発売したMalaikaのチームは、SimScaleによる構造解析を引き続き使用して、設計を頻繁にテストし、試作の数を減らすことを計画しました。物理テストを補完するものとして、SimScale プラットフォームは設計サイクルを補完します。
本記事は、https://www.simscale.com/customers/malaika/ の抄訳です。