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Airbag - weitere Airbags (3)

Airbag 1 - Auslösung

Airbag 2 -   Komponenten

Airbag 3 - Weitere Airbags

Airbag 4 - Sicherheit

Airbag 5 - Szenario

Gurt

Weitere Airbags und Techniken

Der Airbag ist übrigens auch nur deshalb so wirksam, weil er bei einem Unfall perfekt mit Dreipunkt-Sicherheitsgurt und Lenkstange zusammenspielt.

Airbag, Gurt und Lenkstange arbeiten zusammen

Airbag (Blau), Sicherheitsgurt (Rot) und Lenksäule (Gelb) schützen im Zusammenspiel die Innensassen (Bild: Volvo)

Auf dieser Seite stellt kfztech.de neben dem Fahrerairbag weitere Airbags und Techniken vor.

  • Beifahrerairbag

Auf der Beifahrerseite werden in der Regel

 Rohrgasgeneratoren eingesetzt.

Nicht so häufig finden Module mit zwei Topfgeneratoren Anwendung.

Die Treibstoffmenge ist aufgrund des größeren Luftsack ca. 1000g -1200g.

Rohrgasgenerator 

Rohrgasgenerator

  • Hybridgasgenerator

Immer häufiger finden nun so genannte Hybridgasgeneratoren Anwendung. Die Bezeichnung Hybrid erklärt sich aus einer gewissen Zwitterstellung. Obwohl der Generator nach wie vor pyrotechnisch gezündet wird, übernimmt die Hauptlast der Airbagfüllung ein komprimiertes Gas. Anstelle des Festtreibstoff ist die benötigte Gasmenge in einem Druckgasbehälter  gespeichert. Das komprimierte Gas besteht aus 98 % Argon und 2% Helium und steht unter einem Druck von ca. 240 bar. Beim Auslösen des Airbags wird eine Membrane, welche den Druckbehälter verschließt, durch das Treibmittel geöffnet und das Gas entfaltet den Luftsack. Da sich das Gas beim Austritt aus dem Druckgasbehälter stark abkühlt ist eine geringe Menge Festtreibstoff nötig um es zu erwärmen und ein Einfrieren der Behälteröffnung zu verhindern. Hybridgasgeneratoren sind  durch die geringe Treibmittelmenge umweltverträglicher als herkömmliche Festtreibstoffgeneratoren.

  • Luftsack

Der Luftsack besteht aus Polyamidgewebe und kann mit einem dünnen Silikonfilm beschichtet sein. Ober- und Unterseite können mit Fangbändern verbunden sein, die das aufgeblasene Luftkissen in eine optimale Position vor dem Fahrer und Beifahrer bringen. Der Luftsack fällt nach seinem Aufblasen sofort wieder zusammen, über spezielle Löcher auf der Rückseite des Luftsackes entweicht das Gas gleichmäßig und die Bewegungsenergie des Oberkörpers der Insassen wird beim Eintauchen abgebaut. Im Moment des Auffangens der Insassen trägt er die Kraft von 2 t.

  • Luftsackvolumen

US-Airbag      (Der US-Bag ist größer und hat eine kürzere Ansprechzeit, da in Amerika keine Anschnallpflicht besteht.)

Fahrerairbag             ca. 60 -80 Liter           Aufblasgeschwindigkeit            ca.240 km/h
Beifahrerairbag         ca. 120 -150 Liter       Aufblasgeschwindigkeit            ca.360 km/h

Euro-Airbag
Fahrerairbag            
ca. 35 Liter
Beifahrerairbag         ca. 65 Liter

  • Airbagalterung

Da Zünder und unter anderem auch der Kunststoff der Luftsäcke einer Alterung unterliegt, ist die Haltbarkeit der Airbagsysteme begrenzt. Die Lebensdauer beträgt je nach Fahrzeughersteller 10 bis 15 Jahre. Danach müssen die Airbags erneuert werden, so war zumindest in den 90er Jahren die gängige Meinung. Untersuchungen in der Schweiz (Dynamic Test Center und TCS) an Fahrzeugen, die über 12 Jahre alt waren, haben 2005 ergeben, dass  alle Airbags noch gezündet und geschützt haben. Ein Fahrzeug mit Airbag ist danach auch nach 12 Jahren sicherer bei einem Aufprall, als das gleiche Modell ohne Luftsack. Durch die Crashserie konnte aufgezeigt werden, dass Airbags auch im fortgeschrittenen Alter Schutz bieten. Die meisten Fahrzeughersteller haben reagiert und die Airbag- und Gurtstrafferlaufzeiten auf 15 Jahre erhöht, respektive aufgehoben. Bei Hyundai wird nach wie vor ein Wechsel nach 10 Jahren verlangt. Eine Airbagdeaktivierung macht grundsätzlich wenig Sinn.

  • Seitenairbag (Thorax-Bag)

Im Gegensatz zur Front und zum Heck ist auf der Seite kaum Raum und Masse vorhanden, die bei einer Kollision Energie absorbieren könnten. Die Seitenairbags in den Türen mindern das Risiko von Verletzungen der Insassen im Rumpfbereich bei einem Seiten-Crash.

Zwar sind die Fahrzeuge mittlerweile auf der Seite mit stabilisierenden Elementen versehen (Seitenaufprallschutz) - diese Metallkonstruktionen ersetzen jedoch keine Knautschzone. Somit ist ein Seitenaufprall wesentlich gefährlicher als ein Frontalzusammenstoß.

Prallt das Auto seitlich auf einen Baum, dringt dieser im Extremfall ins Fahrzeug ein und deformiert es zu einer "Banane". Die Insassen müssen mit gravierenden Verletzungen im Bereich des Oberkörpers und Kopfes rechnen. Schon bei nur 25 Stundenkilometern Aufprallgeschwindigkeit endet nach Informationen der Sachverständigen-Organisation DEKRA ein Seitencrash häufig tödlich für den Insassen.

Der Fahrer schlägt nämlich dann beim Aufprall mit dem Kopf gegen die Fahrzeugtür oder gar das Hindernis. Bei einer frontalen Kollision mit einem Baum bestünden auch mit 50 km/h noch Überlebenschancen.

 

Thorax Airbag

Thorax Airbag 

Deshalb müssen Seitenairbags im Gegensatz zum Frontalairbag (Füllvermögen ca. 12 l) die Insassen nicht sanft abfangen, sondern sanft beschleunigen, um den hohen Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Passagier und der in Sekundenbruchteilen seitlich eindringenden Fahrzeugstruktur zu reduzieren und vor eindringenden Teilen schützen.

Der Seitenairbag wird auch als Brustkorbairbag (Thorax-Airbag) bezeichnet. Er schützt hauptsächlich den Brustkorb, die Lungen und das Becken gegen seitliche Quetschungen.

Des weiteren wird der Insasse besser in seiner Position im Sitz gehalten.

Der Luftsack bläst sich bei einer Kollision innerhalb von zwölf Millisekunden zwischen Insasse und der eindringenden Fahrzeugseite auf. Das Risiko schwerer Brustverletzungen kann so um mehr als 20 Prozent reduziert werden. 

Der Seitenairbag wird in der Sitzlehne oder in der Türverkleidung verbaut.

Seitenairbag
 Seitenairbag

 

Der Seitenairbag wird nur der dem Crash zugewandten Seite ausgelöst,  wenn der Seitenaufprallsensor und das Airbag-Steuergerät einen Unfall erkannt haben.

Die Sensoren können unter den Vordersitzen oder in den Türen montiert sein und werden vom Steuergerät auf ihre Funktion ständig überprüft. Sind die Sensoren in den Türen montiert werden häufig Drucksensoren eingesetzt.

Achtung! Hier ist es wichtig auf die richtige Montage der Türabdichtfolien zu achten.

Auch für diese Airbags stehen im Steuergerät, das evtl. auch für die Frontairbags zuständig ist, Energiespeicher zur Verfügung.

  •  Seitenairbagauslösung

Die Auslösung des Seitenairbags muss aufgrund der wesentlich kleineren Knautschzone wesentlich schneller sein.

  • 5 ms - wird der Unfall vom Steuergerät erkannt

  • 7 ms - Der Seitenairbag wird gezündet

  • 12 ms - Der Seitenairbag wird aufgeblasen, nach 15 ms ist der Brustbereich, nach 19 ms
    der Kopfbereich aufgeblasen

  • 20 ms - Karosserie dringt in den Fahrzeuginnenraum ein

  • 80 ms - Der Aufprall ist beendet.

 

  • Kopfairbag

Kopfairbags (Füllvermögen ca. 24 l) schützen die vorderen und hinteren Passagiere im Fall eines Seitenaufpralls vor Kopf- und Genickverletzungen.

Die seitliche Überstreckung des Kopfes soll verringert und die Belastung der Hals-Wirbelsäule reduziert werden. 

Er befindet sich zwischen der A- und C-Säule und erstreckt sich i. d. R. über die gesamte Innenraumlänge auf der Fahrer- und Beifahrerseite. Die vorderen und hinteren Fahrzeuginsassen werden durch diesen vorhangähnlichen Airbag über den Seitenscheiben neben dem Kopf auch im Schulterbereich geschützt.

Ist der Kopfairbag einmal aktiviert, bleibt er um eine bestimmte Zeit länger gefüllt (ca.12 s) um den Insassen auch bei einem nachfolgenden Überschlag Schutz zu gewähren.

Kopfairbag
Kopfairbag 

 

Inflatable Tubular Structure

Die Inflatable Tubular Structure - wegen ihrer Form auch "Weißwurst" genannt - war der weltweit erste Airbag für Kopfschutz im Seitenbereich. Sie besteht aus einer Rolle aus Nylongewebe, die im Fahrzeughimmel über den Fronttüren untergebracht ist. Bei einer Kollision entfaltet sie sich auf einen Durchmesser von 15 cm.

Inflatable Curtain

Der Inflatable Curtain (ITS = Inflatable Tubular Structure bei BMW) ist ein Luftsack, der die ganze obere Fahrzeugseite abdeckt und die Köpfe der Insassen schützt. Durch den Advanced ITS wird ein nach außen Pendeln des Kopfes und anderer Extremitäten verhindert. Dies führt zu geringeren Halsscherkräften und Kopfverletzungen.

Vorteile des Systems:
- Erweiterter Abdeckbereich für die Seitenscheiben vorne und hinten.
- Schutz gegen Glassplitter und eindringende Objekte.
- Optimierter Schutzbereich auch für sehr große Insassen.

Kopfairbag
Inlatable Curtain gehen über die gesamte Länge

Die Curtains sind über den Türen entlang des Dachrahmens untergebracht und entfalten sich in weniger als 25 Millisekunden - viermal schneller als ein Lidschlag. Sie sind seit 1998 im Einsatz.

Der Kopfairbag besteht aus einem Polyamidgewebe und darin ist ein PU-Schlauch.  Die Aufblasgeschwindigkeit ist geringer als bei den Frontairbags. Zur Befüllung werden Hybridgasgeneratoren verwendet. Das Generatormodul befindet sich je nach Fz. Hersteller in A-, D- Säule oder im Dachholm. Die Aktivierung erfolgt über das Airbag-Steuergerät und den Seitenairbag-Sensor

Trotz aller Schutzsysteme bleibt die Fahrzeugseite extrem verwundbar. Deshalb ist es sinnvoll, ein Auto zu wählen, dass mit zusätzlichen Fahrhilfen ausgestattet ist, wie z.B. elektronischen Stabilisierungsprogrammen (ESP), die die Fahrdynamik regeln, bei Schleudergefahr eingreifen und das Fahrzeug durch gezielte Bremseingriffe stabil halten. Grenzen setzt aber auch hier die Fahrphysik: Wer zu schnell in die Kurve fährt, den rettet auch ESP nicht vor dem Abkommen von der Fahrbahn!

Kopf-Schulterairbag und Seitenairbag

Seiten-Airbag und Kopf-Schulter-Airbag von Volvo

Die Kopf-Schulter Airbags bieten einen umfassenden Schutz für die Insassen auf allen vier Plätzen. Die Airbags bleiben auch bei Mehrfachkollisionen oder einem länger andauernden Aufprallverlauf gefüllt. Sie verhindern darüber hinaus das Eindringen von Glassplittern. 

  • Sitzairbag

Der Sitzairbag soll bei einer Kollision das gefürchtete „Durchrutschen“ (Submarining) unter dem Gurtband verhindern.

Der Anti-Submarining-Airbag aus Metall ist im Sitzrahmen unter der Sitzfläche integriert und kommt daher nicht direkt mit dem Passagieren in Kontakt.

Der Airbag besteht aus zwei hauchdünnen Blechen (Dicke: 0,3 mm), die miteinander verschweißt sind. So entsteht ein geschlossener Behälter mit einem Volumen von vier bis fünf Litern im ausgelösten Zustand.

 

  • Knieairbag (Kneeairbag)

Knieairbag

Knieairbag

Der Volvo V40 ist auf der Fahrerseite serienmäßig mit einem Knie-Airbag ausgestattet. Dieser sitzt unterhalb des Armaturenbretts und wird im Falle einer Kollision zeitgleich mit den anderen Airbags aktiviert. 

  • Gurtairbag

mehr hierzu gibt es hier

Gurtairbag Ford
Gurtairbag Ford 
  • Sitzbelegungserkennung

Um Unfall-Instandsetzungskosten zu reduzieren sind die meisten Fahrzeuge mit einer Sitzbelegungserkennung ausgestattet. Bei nicht belegtem Sitz wird der Beifahrer-Airbag deaktiviert. Die Sitzbelegung erfolgt entweder durch druckempfindliche Sensoren über Dehnmessstreifen in einer Matte unter der Sitzfläche. , durch Ultraschallsensoren oder durch Infrarotsensoren, die am Dachhimmel angebracht sein können und auf Körperwärmereagieren. Häufig dient eine Druckmessfolie im Sitzpolster als Messwertaufnehmer für die Beifahrersitzbelegung. Neuere Systeme berücksichtigen auch das Körpergewicht des Beifahrers, dessen Gewichtsverteilung und Position bei der Aktivierung des Beifahrerairbags. Wird ein Ausfall der Sensorik vom Steuergerät erkannt wird der Beifahrerairbag bei einem Unfall mit dem Fahrerairbag ausgelöst.

Kindersitz-Erkennung erfolgt bei Bosch entweder über Antennen in der Sitzmatte (Transponder) oder eine Überwachung der ISOFIX-Kindersitzverankerungen.

Drucksensor - Es kommen hier Widerstandsensoren die in die Sitzfläche integriert sind zum Einsatz

  • Raumüberwachung

Mit mehreren Infrarot- oder Ultraschallsensoren wird der Fahrzeuginnenraum überwacht und ein „Bild“ des Innenraums angefertigt. Dieses Bild wird mit den gespeicherten Daten im Steuergerät verglichen und dann dementsprechend eine Sitzbelegung erkannt oder nicht. Out-of-Position-Sensoren erkennen mittels Ultraschall, ob eine Person evtl. nicht richtig (z.B. zu nahe am Airbag) sitzt.

  • Deaktivierung

Grundsätzlich ist jedem Kunden davon abzuraten, den Beifahrerairbag zu deaktivieren, denn Kinder gehören auf den Rücksitz. Hat man früher den Beifahrerairbag softwareseitig abgeschaltet, haben neuere Fahrzeuge einen Schlüsselschalter zur Aktivierung/Deaktivierung des Beifahrerairbags. Die Entscheidung und Verantwortung zur Deaktivierung liegt damit allein beim Kunden.

Airbag Sensoren und Aktoren 

Übersicht über die Airbag Sensoren und Aktoren

  • Mehrstufige Auslösung

Neue Konzepte verfügen über eine mehrstufige Airbagauslösung mit einer reduzierten Airbagentfaltungsenergie. Die Airbags werden situationsgerecht in zwei Stufen entfaltet. Die erste Stufe mit 70 % und die zweite Stufe mit 30 % der Aufblaskapazität. Diese adaptive Airbagsteuerung bietet vor allem bei Kollisionen im Geschwindigkeitsbereich zwischen 20 und 35 km/h Vorteile, weil die Insassen dank der ersten Stufe weicher aufgefangen werden.

  • Pre-Safe

mehr zu Pre-Safe: hier klicken

  • Airbag Fond

Bei diesem innovativen Schutzsystem handelt es sich um einen Airbag von Renault mit rund 60 Liter Volumen, der in den Sicherheitsgurt integriert ist.

  • Aktive Kopfstützen

Kopfstützen sind sehr wichtig, denn sie sollen den sensiblen Halswirbelbereich bei Auffahrunfällen schützen.

Der Abstand zum Kopf soll möglichst gering sein, um eine optimale Schutzwirkung zu erreichen. Aktive Kopfstützen sollen im Crashfall den Abstand zwischen Kopfstütze und Kopf verkleinern und damit Halswirbelverletzungen verringern.

Einige Hersteller wie AUDI, VW, Ford, Opel, BMW, Subaru, Saab oder Volvo verwenden aktive Kopfstützen an den Vordersitzen.

Diese funktionieren rein mechanisch und bewirken, dass sie sich bei einem Heckaufprall nach vorn bewegen.

Hierdurch sollen Verletzungen an der Wirbelsäule sowie ein mögliches Schleudertrauma (HWS-Syndrom) verringert werden.

Schleudertrauma-Schutzsystem (WHIPS)

Das patentierte Whiplash Protection System (WHIPS) von Volvo gehört seit seiner Markteinführung 1998 zu den besten Schleudertrauma-Schutzvorrichtungen auf dem Markt. Bei dem Schutzsystem folgen im Falle eines starken Heckaufpralls sowohl Rückenlehne als auch Kopfstütze der Bewegung des Körpers, bremsen ihn ab und reduzieren so die Fliehkräfte, die auf die Halswirbelsäule einwirken. 

 

 

  • Fußgängerairbag

Im Volvo V40 kam serienmäßig der weltweit erste Fußgänger-Airbag zum Einsatz. Lässt sich eine Kollision mit einem Passanten nicht mehr verhindern, hilft das Sicherheitssystem, die Folgen des Unfalls deutlich zu vermindern. Kommt es zum Kontakt zwischen Fahrzeug und Fußgänger, sorgen insgesamt sieben Sensoren, die in der vorderen Stoßstange angebracht sind, zunächst dafür, dass die Motorhaube um circa zehn Zentimeter angehoben und anschließend der Airbag innerhalb von 50 Millisekunden ausgelöst wird und anschließend 300 Millisekunden aufgeblasen bleibt. Der zwischen Motorhaube und Motorblock entstandene Raum federt den Aufprall ab. Der aufgeblähte, U-förmige Airbag deckt das untere Drittel der Windschutzscheibe, die Scheibenwischerarme sowie einen großen Teil der beiden A-Säulen ab. Der geöffnete Airbag und die angehobene Motorhaube tragen in Kombination dazu bei, die Schwere der Verletzungen des Fußgängers deutlich zu reduzieren.  

Fußgängerairbag

Fußgängerairbag von Volvo

  • Überrollschutz

 

Ein Überrollschutz (Roll Over Protective Structure, - ROPS) ist eine Schutzeinrichtung für die Fahrzeuginsassen bei Cabrios mit ausfahrbaren "Kopfstützen" und verstärktem Scheibenrahmen.

Das Roll Over Protection System (ROPS) mit Roll Stability Control (RSC) von Volvo ist ein Überschlag-Schutzsystem, das zusammen mit der Fahrdynamikregelung DSTC agiert. Die Sensoren des RSC übernehmen dabei die Aufgabe, Fahrsituationen, die das Risiko eines Überschlags in sich bergen, rechtzeitig zu erkennen. Zu diesem Zweck überwacht ein Kreisel-Sensor permanent sowohl den Neigungswinkel als auch die Neigungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Sobald die dabei ermittelten Werte auf die unmittelbare Gefahr eines Überschlags hindeuten, wird die Fahrdynamikregelung DSTC aktiviert. Mit dem kontrollierten Abbremsen eines oder mehrerer Räder sowie mit der Reduzierung der Motorleistung wird innerhalb weniger Sekundenbruchteile die Stabilität des Fahrzeugs wieder hergestellt. So ist auch in schwierigen Situationen eine optimale Kontrolle gewährleistet.

Statt eines Kreiselsensors werden in anderen Fahrzeugen auch Überroll-Sensoren verwendet. Diese nehmen die Fahrzeuglage und die auftretenden Beschleunigungen auf. Dazu sind im Steuergerät ein mikromechanischer Drehraten-Sensor und mehrere Beschleunigungs-Aufnehmer untergebracht. Erfasst werden Bewegungen des Fahrzeugs um die Längsachse.

 

Überrollschutz
 Überrollschutz (VW)
  • Unterfahrschutz

Schwerste oder gar tödliche Verletzungen sind bei Auffahrunfällen auf Lastwagen und Anhänger keine Seltenheit - trotz vorgeschriebenem Unterfahrschutz. Selbst die weiterentwickelten Anforderungen der EU für Unterfahrschutz-Systeme ändern daran nichts, wie der ADAC in einem Crashtest nachweisen konnte. Wie ein wirklich wirksames System aussehen müsste, hat der ADAC anhand von Crashversuchen ermittelt. Mit diesen Ergebnissen befasst sich nunmehr die EU-Kommission.

 

  • Sicherheitsbatterieklemme

Seit September 1997 sind bei BMW pyrotechnische  Sicherheitsbatterieklemmen in Verwendung. Diese enthalten ebenfalls einen Mikrogasgenerator, der im wesentlichen den üblichen Gasgeneratoren für Gurtstraffer-Module entspricht. Um durch einen Unfall zu vermeiden, dass durch Kurzschluss Brände verursacht werden wird das Starter-/Generatorkabel im Crashfall innerhalb von 3 ms vollständig von der Batterie getrennt. Bei Front- und Seiten-Crashs erfolgt die Auslösung zusammen mit den Airbags.

  Airbag 1 - Auslösung

Airbag 2 -   Komponenten

Airbag 3 - Weitere Airbags

Airbag 4 - Sicherheit

Airbag 5 - Szenario

Gurt


Quellen: VW, TRW, Volvo, Autoliv, Mercedes, Ford,

Autor: Johannes Wiesinger

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