Fahrzeugsicherheit: Aktive & Passive Systeme, Gurtstraffer, Airbags

Grundlagen der Fahrzeugsicherheit

Aktive Sicherheit

Damit ein Fahrzeug möglichst sicher im Straßenverkehr und in anderen Situationen unterwegs ist und nicht leicht in Unfälle verwickelt wird, tragen verschiedene Faktoren zur aktiven Sicherheit bei. Dazu gehören neben grundlegenden Elementen, die die Fahrsicherheit erhöhen (wie Fahrwerk, Lenkung, Bremsen), auch das Design der Karosserie, eine gute Rundumsicht für den Fahrer sowie ergonomisch geformte Sitze, die den Körper optimal stützen und Ermüdung vorbeugen.

Passive Sicherheit

Die passive Sicherheit umfasst alle konstruktiven Maßnahmen an den Komponenten des Fahrzeuginnenraums und der Karosseriestruktur, die darauf abzielen, bei einem Unfall Verletzungen der Insassen zu verringern oder zu verhindern.

Zur Unterscheidung: Aktive Sicherheitssysteme (z.B. ABS, ESP) greifen vor oder während einer kritischen Fahrsituation ein, um einen Unfall zu verhindern oder dessen Schwere zu mindern. Passive Sicherheitssysteme (z.B. Sicherheitsgurte, Airbags, stabile Fahrgastzelle) wirken während eines Unfalls, um die Insassen zu schützen.

Gurtstraffer

Der Gurtstraffer ist eine wichtige Komponente der passiven Sicherheit und meist im Gurtaufrollmechanismus oder Gurtschloss integriert. Im Falle einer Kollision des Fahrzeugs reduziert er die sogenannte Gurtlose – die Dehnung des Sicherheitsgurtes durch die Vorwärtsbewegung des Körpers – indem er den Gurt blitzschnell strafft. Dadurch wird der Insasse fester im Sitz gehalten und die Schutzwirkung des Gurtes optimiert.

Typen und Funktionsweisen von Gurtstraffern

Es gibt verschiedene Arten von Gurtstraffern, die sich in ihrer Auslöse- und Wirkungsweise unterscheiden:

• Mechanische Gurtstraffer: Diese Systeme nutzen oft einen mechanischen Verzögerungssensor. Die Straffung kann beispielsweise über die Gurtschnalle oder einen Kurbelmechanismus erfolgen.
• Pyrotechnische Gurtstraffer: Diese werden in der Regel durch einen elektronischen Sensor ausgelöst (oftmals in Verbindung mit dem Airbag-Steuergerät). Eine kleine pyrotechnische Ladung erzeugt Gas, das einen Kolben bewegt und so den Gurt über die Schnalle oder den Gurtaufroller strafft. Das Gurtband wird dabei automatisch und sehr schnell gestrafft.

Airbag

Der Airbag ist ein zentrales passives Sicherheitssystem. Er besteht aus einem Gewebesack, der sich vor dem Fahrer (im Lenkrad) und dem Beifahrer (im Armaturenbrett) sowie an weiteren Stellen (Seitenairbags, Kopfairbags etc.) befinden kann. Im Falle einer ausreichend schweren Kollision wird er blitzschnell aufgeblasen, um die Insassen vor dem Aufprall auf harte Fahrzeugteile zu schützen. Frontairbags lösen typischerweise bei einem Frontalaufprall mit einer Geschwindigkeitsänderung von mehr als ca. 18-25 km/h aus.

Funktionsweise und Auslösung des Airbags

Die Auslösung erfolgt durch ein elektronisches Steuergerät, das Signale von kalibrierten Crashsensoren empfängt. Diese Sensoren erkennen die Stärke und Art des Aufpralls. Bei Überschreiten definierter Schwellenwerte aktiviert das Steuergerät einen elektrischen Zünder. Dieser Zünder initiiert eine chemische Reaktion in einem Gasgenerator (meist auf Basis von Natriumazid oder anderen Festtreibstoffen), bei der Stickstoffgas oder ein anderes unschädliches Gas freigesetzt wird, das den Airbag füllt. Das Steuergerät ist an einer zentralen, geschützten Stelle im Fahrzeug positioniert, überwacht die Sensoren sowie das gesamte System und verfügt über einen Fehlerspeicher.

Der Fahrerairbag ist im Lenkradgehäuse untergebracht. Der Beifahrerairbag ist meist zusammengefaltet im Armaturenbrett verbaut; sein Aktivierungssystem ähnelt dem des Fahrerairbags. Obwohl moderne Systeme überwiegend elektronisch gesteuert werden, können frühere oder einfachere Auslösemechanismen auch auf rein mechanischer Basis funktioniert haben.

Ein Beispiel für einen mechanischen Auslösemechanismus (historisch oder in speziellen Anwendungen): Der Airbag ist über der Aufblasvorrichtung positioniert. Diese kann ein Gehäuse mit einem mechanischen Sensor beinhalten, beispielsweise eine federbelastete Stahlkugel. Bei einer starken Verzögerung (Aufprall) überwindet die Trägheitskraft der Kugel die Federkraft und löst einen Hammer aus. Dieser Hammer schlägt auf eine Zündkapsel, die eine chemische Reaktion zur Gaserzeugung startet. Der entstehende Gasdruck beim Aufblasen durchbricht die Abdeckung des Airbagmoduls an einer vordefinierten Reißlinie, und der Luftsack entfaltet sich. Bereits wenige Millisekunden nach dem Aufprall und der vollständigen Entfaltung beginnt der Airbag wieder zu entleeren (durch definierte Ausströmöffnungen), um die Belastung für die Insassen zu dosieren und ein Abprallen zu verhindern.