Optimization of the recline angle of the back of a restraint system for infants under
two years old to maximize the security and ergonomics of the system

Haciendo uso de simulaciones en MADYMO, el software multicuerpo de Siemens, este trabajo concluye que no existe un ángulo óptimo de reclinación del respaldo del sistema de retención infantil orientado hacia atrás Pixel AV304 de Karwala Sp. para menores de dos años que maximice la seguridad y la ergonomía. El modelo de simulación se validó utilizando las señales de aceleraciones y fuerzas registradas durante un ensayo de impacto frontal realizada por Karwala-Avionaut en el Pixel AV304 con un dummy Q1.5 siguiendo la normativa R-129. A continuación, se aplicaron las mismas condiciones de impacto frontal sobre modelos alternativos de SRI con diferentes ángulos de reclinación que varían de 34º a 54º, habiendo estimado un ángulo de reclinación original de 44º, que se obtuvieron modificando el modelo original en LS-PrePost. Se analizaron los resultados obtenidos sobre los criterios de lesión, la aceleración de la cabeza y el tórax, la carga de la parte superior del cuello y la carga lumbar y se obtuvo información útil sobre el efecto de la variación del ángulo de reclinación en la biomecánica de las lesiones pediátricas. Las aceleraciones registradas en el eje Z fueron mayores para las configuraciones más reclinadas, lo que condujo a una mayor carga de tensión en la región superior del cuello. Por otro lado, el principal inconveniente observado para las configuraciones más erguidas es la carga lumbar. Será útil seguir investigando sobre la cuestión, especialmente si se desarrollan criterios específicos de lesión para el dummy Q1.5, incluyendo el análisis de las variables registradas en el Modelo del Cuerpo Humano o desarrollando un modelo de optimización para obtener una configuración ideal en función de los requisitos y preferencias establecidos por cada fabricante.

Making use of simulations in MADYMO, Siemens’ multibody software, this paper concludes that there is not an optimal recline angle of the back of Karwala Sp.’s rear-facing child restraint system model Pixel AV304 for under two-year-olds which maximizes security and ergonomics. The simulation model was validated using signals of accelerations and forces recorded during a frontal crash test performed by Karwala-Avionaut on the Pixel AV304 with a Q1.5 dummy following the R-129 regulation. Followingly, the same frontal impact conditions were applied on alternative CRS models with different recline angles varying from 34º to 54º, having estimated an original recline angle of 44º, which were obtained modifying the original model in LS-PrePost. The results obtained on injury criteria, head and thorax acceleration, upper neck loading and lumbar loading were analysed and useful information was obtained regarding the effect of recline angle variation on pediatric injury biomechanics. Accelerations recorded in the Z-axis were higher for more reclined configurations, which led to higher tension loading in the upper neck region. On the other hand, the main drawback observed for more upright configurations is the lumbar loading. Further investigation on the matter will be useful, especially if specific injury criteria are developed for the Q1.5 dummy, including the analysis of variables recorded in the Human Body Model or developing an optimization model for obtaining an ideal configuration depending on the requirements and preferences set by each manufacturer.