91 Fahrzeugkonstruktion
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Sicherheitsgurte sind als wirksamer Schutz für Pkw-Insassen bei Verkehrsunfällen weltweit anerkannt; trotzdem werden sie in der Bundesrepublik Deutschland von den Autofahrern noch nicht im wünschenswerten Maße benutzt, obwohl Sicherheitsgurte in ihren Fahrzeugen eingebaut sind. Von dieser Situation ausgehend behandelt die vorliegende Studie sowohl die wirtschaftlichen, rechtlichen und technischen Aspekte, einschließlich alternativer Rückhaltesysteme, als auch die Frage nach der Wirksamkeit des Sicherheitsgurtes. Die Auswertung der internationalen Literatur und die Erörterung der anstehenden Probleme mit Experten führten zu folgenden Feststellungen: - Der Dreipunktgurt kann sowohl hinsichtlich seines Bedienungs- und Tragekomforts als auch im Hinblick auf die beabsichtigte Schutzwirkung im Detail verbessert werden. - Derzeit gibt es keine serienreifen Alternativen zum Gurtsystem. - Das Risiko von gurtbedingten Verletzungsverschlimmerungen ist gering, so dass ihm keine ausschlaggebende Bedeutung beigemessen werden kann. - Ausländische Erfahrungen zeigen, dass durch die Einführung eines Bußgeldes die Kraftfahrer in ihrer überwiegenden Mehrheit die Anlegepflicht befolgen. - Würden in der Bundesrepublik Deutschland alle Frontinsassen von Pkw den Gurt stets anlegen, so könnte der derzeitige Sicherheitsgewinn praktisch verdoppelt werden.
Neben der zunehmenden Bedeutung der aktiven Sicherheit bleiben Maßnahmen der passiven Sicherheit bei der Entwicklung moderner Kraftfahrzeuge unabdingbar. Die Weiterentwicklung von Maßnahmen zum passiven Fußgängerschutz war zunächst größtenteils durch Verbraucherschutztests wie zum Beispiel Euro NCAP oder JNCAP getrieben und ist nun auch durch gesetzliche Regelungen verpflichtend geworden. Im vorangegangenen Forschungsprojekt der BASt FE 82.229/2002 Schutz von Fußgängern beim Scheibenaufprall ist die Grundlage eines modularen Prüfverfahrens für den Kopfaufprall im Bereich der Windschutzscheibe, bestehend aus einem Versuchs- und einem Simulationsteil, erarbeitet worden. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein hybrides Testverfahren bestehend aus Versuch und Simulation ausgearbeitet, das den Bereich der Windschutzscheibe und dabei auch crashaktive Systeme wie Airbags berücksichtigt. Das Testverfahren kombiniert Komponentenversuche mit einem Simulationsteil, in dem Fahrzeug-Fußgänger-Simulationen und lmpaktorsimulationen durchgeführt werden. Zusätzliche Dummyversuche dienten zur Bewertung des Testverfahrens. Alle erarbeiteten virtuellen und realen Testmethoden wurden an einem Referenzfahrzeug (Opel Signum), welches repräsentativ für eine durchschnittliche Mittelklasselimousine steht, durchgeführt. Das Fahrzeug wurde mit einem Airbagsystem ausgerüstet und der Testprozedur mit und ohne diesem System vergleichend unterzogen. Innerhalb dieser Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass neue Testmethoden unter Ausnutzung von Simulationen und Komponententests es erlauben, realistischere Versuchsbedingungen unter Berücksichtigung von potenziellen Kopfaufprallpositionen und -zeiten zu definieren. Dabei können sehr gute Übereinstimmungen zwischen Fußgängersimulation und Dummyversuch erreicht werden. Die Randbedingungen für den Kopfaufprall und die Aufprallzeit wurden durch den Einsatz von Fußgängermodellen ermittelt. Weiterhin ermöglichen die Simulationen, zusätzliche Einflussdaten wie Vektoren mit den Kopfaufprallgeschwindigkeiten und -winkeln zu bestimmen.
Durch die Einführung des Airbags als zusätzliches Rückhaltesystem zum Sicherheitsgurt hat sich die Sicherheit für die Fahrzeuginsassen weiter erhöht. Die Airbagtechnologie wird nunmehr seit mehr als zehn Jahren serienmäßig verbaut. Nach wie vor berichten die Autofahrer aber immer wieder auch über Probleme mit dieser Technologie. Ziel dieser Arbeit ist es, geeignetes Datenmaterial aus dem realen Unfallgeschehen zu sammeln und daraus aktuelle Aussagen zur Schutzwirkung der Airbag-Technologie zu gewinnen. Darüber hinaus sollen aus dem Material auch Erkenntnisse über die Art, Häufigkeit und Ursachen der Probleme abgeleitet und damit Vorschläge für weitere Verbesserungen entwickelt werden. Die Datenbeschaffung erfolgt über eine Umfrage in den Zeitschriften der europäischen Automobilclubs. Zusammen mit dem Airbagmaterial der Versicherer stehen insgesamt 692 Fälle für die Auswertung zur Verfügung. Es ergibt sich, dass bei schweren Frontalkollisionen der Anteil an schweren bis tödlichen Verletzungen sowohl für den Fahrer als auch für den Beifahrer um gut 20 % niedriger ist als bei vergleichbaren Unfällen ohne Airbag. Auch die Seiten- und Kopfseiten-Airbags zeigen in Einzelfällen eine gute Schutzwirkung. Wegen der geringen Fallzahlen ist aber noch keine allgemeingültige Aussage möglich. Das Datenmaterial beinhaltet 78 Problemfälle im Zusammenhang mit der Airbag-Auslösung. Es handelt sich zum einen um ungerechtfertigte Auslösungen ohne Unfall oder bei geringer Unfallschwere, und zum anderen um Nichtauslösungen bei hoher Unfallschwere. Besonders auffällig sind hier die Nichtauslösungen beim Unterfahrunfall. Im Rahmen dieser Arbeit wurde auch ein Unterfahr-Test entwickelt, der in Zukunft im Rahmen der Airbag-Optimierung mit eingesetzt werden sollte. Im Datenmaterial befinden sich auch 92 Problemfälle mit Airbag-Aggressivität. Der häufigste Fall ist hier der Gehörschaden und zwar durch die Auslösung der Front-Airbags. Über gezielte Maßnahmen zur Schallpegelreduzierung bei der Airbag-Entfaltung, durch mehrstufige Airbagauslössung in Abhängigkeit von der Unfallschwere sowie durch Sitzbelegungserkennung könnten hier Verbesserungen erreicht werden. Zur Minimierung des Out-of-Position-Risikos sollte der FMVSS 208-Test mit 5 % Dummy in der vordersten Sitzposition bei die Airbag-Abstimmung eingesetzt werden. Die Airbag-Technologie hat die Insassensicherheit nachhaltig erhöht. Es ist aber noch ein großes Entwicklungspotential für weitere Verbesserungen vorhanden.
Neben den Airbags für den Frontalaufprall haben sich auch Seitenairbags in allen Fahrzeugklassen etabliert. Diese sind für viele Fahrzeugmodelle auch auf den äußeren Fondsitzplätzen, dem typischen Sitzplatz für Kinder im Auto, erhältlich. Seitenairbags können das Verletzungsrisiko für erwachsene Pkw-Insassen in einem Seitenaufprall reduzieren. Doch der Einfluss dieser Airbagsysteme auf Kinder, die mit Kinderrückhaltesystemen im Fahrzeug gesichert sind, war bislang weitgehend unbekannt. In dieser Studie wurden die Wechselwirkungen zwischen Seitenairbags und gesicherten Kindern experimentell untersucht. Zunächst wurden die Unfalldatenbanken der Medizinischen Hochschule Hannover und des GDV abgerufen. Dort waren jedoch keine Fälle registriert, bei denen ein Seitenairbag auf einem Sitzplatz mit installiertem Kinderrückhaltesystem ausgelöst wurde. Da nicht auf Unfalldaten zurückgegriffen werden konnte, wurde zunächst versucht, die Häufigkeit von Seitenairbagsystemen im deutschen Straßenverkehr so exakt wie möglich zu quantifizieren. Dabei sollten auch die konzeptionellen Unterschiede der Airbagsysteme berücksichtigt werden. Darüber hinaus wurden die möglichen Sitzpositionen von Kinderdummys in gebräuchlichen Kinderrückhaltesystemen untersucht. Ziel war es, Aufschluß über möglicherweise gefährliche Sitzpositionen zu erlangen. Basierend auf diesen Untersuchungen wurden fünf Konfigurationen für die experimentellen Untersuchungen festgelegt. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf sogenannten Risiko-OoP-Situationen, bei denen sich das richtig gesicherte Kind im Rahmen seiner Bewegungsmöglichkeiten innerhalb des Sitzes dem Airbagmodul nähert. Aufgrund der in Deutschland herrschenden Pflicht, Kinder entsprechend ihrem Alter im Fahrzeug zu sichern, blieben die in den entsprechenden Richtlinien (ISO, 1999; LUND, 2000) definierten OoP-Konfigurationen unberücksichtigt. Auch gefährliche Misuse-Situationen, in denen das Kind aufgrund falsch installierter Rückhaltesysteme in den direkten Entfaltungsbereich des Seitenairbags gelangen kann, wurden nicht betrachtet. Da diese Sitzpositionen generell das Verletzungsrisiko für Kinder im einem Unfall erhöhen können, wurde sich in dieser Studie auf den Normalfall, das korrekt gesicherte Kind, konzentriert. Letztendlich sind fünf Fahrzeuge für die experimentellen Untersuchungen ausgewählt worden. Diese wurden in Stand- und full-scale-Versuchen mit verschiedenen Dummys der Hybrid III-Serie und Kinderrückhaltesystemen getestet. Ausgehend von den Resultaten der Airbagstandversuche wurden in den full-scale-Versuchen die Systeme mit dem vermeintlich geringsten Schutzpotential sowie der am meisten gefährdete Kinderdummy mit verschiedenen Seitenairbags kombiniert. Von jedem Fahrzeugmodell wurden zwei Fahrzeuge des gleichen Baujahres sowie mit gleicher Ausstattung beschafft. Jeweils ein Fahrzeug wurde mit Seitenairbag und das andere ohne Seitenairbag getestet. So konnten positive oder negative Effekte des Airbags im Seitenaufprall überprüft werden. Zur Beurteilung der Messwerte wurden die Belastungsgrenzen und Schutzkriterien der "Side Airbag Out-of-Position Injury Technical Working Group" (LUND, 2000) verwendet. Die in den Standversuchen ermittelten Dummybelastungen blieben zum Teil deutlich unter den Limits. In den full-scale-Versuchen konnte der Seitenairbag die Kopf- und Brustkorbbelastungen teilweise reduzieren. Jedoch führt der Seitenairbag zu einer starken Drehung des Dummykopfes um die z-Achse. Der Grenzwert von 17 Nm wurde jeweils überschritten. Die durchgeführten Analysen und Versuche lassen den Schluss zu, daß Seitenairbags gesicherte kindliche Insassen nicht außerordentlich gefährden. In bestimmten Situationen bieten sie dem Kind zusätzlichen Schutz. Dennoch ist ein Airbag kein harmloses System. Treffen ungünstige Randbedingungen zusammen, so kann der Seitenairbag das Verletzungsrisiko auch für gesicherte Kinder erhöhen. Als besonders sensibel erwies sich der Hals der Dummys. Hier kann ein ungünstiges Airbagdesign zu erhöhten Belastungen führen.