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Der Airbag
Ideen, wie man Autoinsassen wirksam vor Unfällen schützen kann, gab es bereits sehr viele. Schon in frühen Patentschriften beschrieben Erfinder den wirkungsvollen Schutz – den Gurt – als lästig und sannen nach anderen Möglichkeiten die Autoinsassen zu schützen.
Die erste Idee, die einen Airbag beschrieb, wurde in Deutschland von Walter Linderer im Jahre 1951 zum Patent angemeldet. Dort heißt es schlicht:
“Gemäß der Erfindung wird vor dem Sitz der zu schützenden Person ein aufblasbarer Behälter in zusammengefalteten Zustand montiert, der sich im Falle der Gefahr automatisch oder durch willkürliche Auslösung aufbläht, so dass die betreffende Person bei einem Zusammenstoß gegen diesen weichen, elastischen Behälter geschleudert wird, wo sie keine Verletzung erleidet...
”Originalzeichnung aus
dem Patent von Walter Linderer
Und genau in dieser Aussage besteht das Prinzip des Airbags: Energieabbau über eine längere Distanz – kein harter Aufprall, sondern ein weicher und dadurch geringeres Verletzungsrisiko. Bis der Airbag allerdings in Serie gehen konnte, galt es eine Reihe Schwierigkeiten zu beseitigen: Je nach Unfall bleiben gerade mal um die 50 Millisekunden, bis der Körper des Insassen vorzuschnellen beginnt. Der Luftsack muß also äußerst schnell gefüllt werden. Anfangs sollte dies ein Preßluftsystem übernehmen, dass durch einen Kontakt in der Stoßstange oder durch den Fahrer – im Vertrauen auf seine Reaktionsfähigkeit – ausgelöst werden sollte. Erste Versuche in den sechziger Jahren zeigten aber, dass Druckluft die Säcke nicht schnell genug aufblasen konnte. Daraufhin setzte man Pyrotechnische Treibsätze, die explosionsartig abbrennen und große Mengen Gas freisetzen, ein.
Es sind ähnliche Stoffe, wie sie in Sylvesterknallern oder in Feststoffraketen des Spaceshuttle zum Einsatz kommen. Damit trat sofort ein neues Problem auf: Die üblichen Materialien waren nicht reißfest genug, dem plötzlichen Druck standzuhalten. Schließlich konnte eine spezielle Kunststoffaser gefunden werden, die kreuzweise verwebt die Belastungen aushalten kann. Die Funktion des Airbag: Eine Steuereinheit registriert die Beschleunigung des Fahrzeugs. Liegt diese über einem Grenzwert, beginnt der Auslöseproßez . Nach einer Wartephase von 10 - 20 Millisekunden ist der Luftsack gefüllt.
Der größere Beifahrerairbag braucht zum Füllen etwa 10 Millisekunden mehr. Jetzt sinkt der Kopf bereits in den aufgeblasenen Sack und drückt das Gas durch ein Loch wieder hinaus. Das Loch darf nicht zu groß sein – sonst wäre der Sack zu früh wieder platt – aber auch nicht zu klein, denn sonst würde der Kopf direkt wieder abprallen, ohne Energie zu verlieren.
Besonders wichtig ist die zuverlässige Funktion der Airbags. Er muß bei arktischen Temperaturen genauso funktionieren wie bei sengender Hitze. Darum werden Airbags dauernden Test unterzogen und immer wieder verbessert.
Zum Beispiel wird getestet ob die Funkwellen eines Handys den Airbag auslösen.
Ein Problem mit dem kaum jemand gerechnet hat, sind die Gase, die den Airbag füllen: Sie sind hohen Konzentrationen gesundheitsschädlich. Verschiedene Tests haben gezeigt, dass die Belastung für den Verunglückten erträglich bleibt: einmal, weil die Fahrerkabine überwiegend aufreißt und frische Luft einströmt; zum anderen, weil die Verletzungen ohne Airbag doch erheblicher sind.
Das Anti – Blockier – System
Am 9. Dezember 1970 stellte Mercedes – Benz das weltweit erste elektronisch geregelte
Anti – Blockier – System der Öffentlichkeit vor.
Bis jedoch das erste ABS – System in einem Serienauto eingesetzt wurde vergingen noch einmal 8 Jahre der Entwicklung und Forschung.
Erst die Erfindung der integrierten Schaltkreise erlaubte es, robuste, aber kleine Computer zu bauen, die in kürzester Zeit die Daten von den Radsensoren erfassen und die Ventile zur Regulierung des Bremsdruckes ansteuern konnten.
Bereits vor über 70 Jahren wurde über ein derartiges System gesprochen, und 1928 erhält der Deutsche Karl Wessel sogar ein Patent auf einen Bremskraftregler für Automobile.
Die Funktionsweise des ABS: Grundsätzlich verhindert das ABS das Blockieren der Räder und somit das Einsetzen der Gleitreibung. Dadurch behält das Fahrzeug seine Bodenhaftung. Weiters ermöglicht das System bei glatter oder nasser Fahrbahn einen kürzeren Bremsweg. Darüber hinaus bleibt das Fahrzeug bei einer Vollbremsung lenkbar und kann so leichter beherrscht werden.
Wichtigster Funktionsteil von Antiblockiersystemen sind die so genannten Radsensoren. Sie überwachen den Bewegungszustand der Räder. Kommt es zur Blockierneigung eines Rades, so gibt der Sensor einen Impuls an eine Magnetventileinheit, die den Bremsdruck so lange verringert, bis die Blockierneigung aufgehoben ist. Anschließend wird der Bremsdruck wieder aufgebaut bis wiederum Blockierneigung auftritt. Gerade diese zyklische Regelung zwischen Druckaufbau, Halten und Druckabbau hält jedes Rad im Zustand höchster Bremskraft.
Bei Vierkanalsystemen werden alle vier Räder einzeln geregelt, was bei verschieden griffiger Fahrbahn an den einzelnen Rädern zu einer hohen Schleuderneigung des Fahrzeugs führen kann.
Sie lässt sich verringern, indem an der Hinterachse der Bremsdruck über einen Sensor gemeinsam geregelt wird (Dreikanalsystem). Bei Zweikanalsystemen werden immer zwei Räder entweder achsweise oder diagonal gemeinsam geregelt.
Erst durch die Entwicklung des ABS war es möglich die anderen Systeme, die ebenfalls auf die Radsensoren zurückgreifen, zu entwickeln. Zu diesen Systemen gehören:
Electronic Traction System ( ETS )
Antriebsschlupf – Regelung ( ASR )
Electronic Stability Program ( ESP )
ESP – Elektronik gegen Elche ?
Dank Mercedes A – Klasse und Elchtest profitieren wohl bald Millionen Autobesitzer vom ESP. Die Abkürzung steht für Elektronisches Stabilitäts Programm. 1995 wurde ESP von Bosch zur Serienreife gebracht, und soll dem Fahrer in Extremsituationen helfen, sein Fahrzeug kontrollieren zu können.
Das heißt: In, für einen Menschen, unkontrollierbaren Fahrsituationen greift ESP aktiv in das Fahrmanöver ein.
Ein Beispiel: Ein Auto bricht mit dem Heck aus. Automatisch bremst ESP ein Vorderrad kurz ab und bringt damit das Fahrzeug wieder unter Kontrolle. Das geht nur mit Hilfe vieler Sensoren.ESP – Schema Ein Test: Mit 60 Stundenkilometer durch den Schnee Slalom – ohne ESP. Es dauert nicht lange, da schaukelt sich der Wagen auf und bricht aus.
Dann dieselbe Aufgabe mit aktiviertem ESP: Das System “erkennt” die instabile Fahrlage nach 35 Millisekunden, bremst gezielt einzelne Räder und drosselt den Motor. Der Wagen kann sicher weiterfahren.
Doch Vorsicht:
Auch mit ESP kann die Physik nicht überlistet werden. Das Elektronische Stabilitäts Programm ist keine Lizenz zum Rasen. Grobe Fahrfehler verzeiht auch ESP nicht. Daran sollte jeder denken, der das System künftig an Bord hat.
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