Insassenschutz - Sicherheit aus Erfahrung: Von der Knautschzone zum Sicherheits-Netzwerk

15.06.2007
  • Beginn der Pkw-Sicherheitsentwicklung vor 68 Jahren in Sindelfingen
  • Weitere Fortschritte durch Vernetzung von Aktiver und Passiver Sicherheit
  • PRE-SAFE® künftig mit vorausschauender Crash-Analyse
  • „Maßgeschneiderte“ Sicherheit je nach Größe und Sitzposition
Während sich Automobilentwickler schon vor über 100 Jahren Gedanken machten, die Fahrsicherheit ihrer Motorwagen immer weiter zu verbessern, ist der Insassenschutz eine vergleichsweise junge Entwicklungsdisziplin. Seine Geschichte begann am 1. August 1939, und wie viele große Geschichten begann sie im Kleinen: In einer Holzbaracke am Rande des Sindelfinger Mercedes-Werks. Auf neun mal zwölf Metern. Das war der Arbeitsplatz von Béla Barényi, einem jungen und ebenso talentierten wie ungeduldigen Ingenieur, der sich zum Ziel gesetzt hatte, die Autotechnik zu revolutionieren. „Achsen, Karosserie, Rahmen und Lenkung müssen bei einem Auto der Zukunft anders aussehen als heute“ , erklärte er Wilhelm Haspel, dem damaligen Vorstandsvorsitzenden von Daimler-Benz, beim Einstellungsgespräch.
In Sindelfingen bekam Barényi Gelegenheit, es besser zu machen. Der „Plattformrahmen für Kraftfahrzeuge“ war seine erste Erfindung für den neuen Arbeitgeber. Sie verbesserte den seitlichen Aufprallschutz und bot die solide Basis für eine „ gestaltfeste Fahrgastzelle“. Im Februar 1941 wurde die Neukonstruktion patentiert. Barényi war zu diesem Zeitpunkt jedoch mit seinen Gedanken bereits ein ganzes Stück weiter. Seine Vision war eine stabile Fahrgastzelle „umgeben von Knautschzonen vorne und hinten“. Das klingt einfach, erforderte aber großes Know-how bei der Konstruktion. Mit verschiedenen Projektstudien näherte sich Barényi dem Ziel. 1952 wurde aus der Vision ein Patent. Mehr noch: ein Fundamentalprinzip, auf dem noch heute die gesamte passive Sicherheitstechnik beruht. Nach erfolgreichen Crashversuchen ging die Knautschzonen-Erfindung im Jahre 1959 erstmals in Serie - in den Mercedes-Modellen 220, 220 S und 220 SE der Baureihe W 111.
Béla Barényi war der erste Sicherheitsingenieur bei Mercedes-Benz - wahrscheinlich sogar der erste weltweit. Seinem Vorbild folgten Dutzende Ingenieure, die ebenso wie Barényi die Notwendigkeit erkannt hatten, die Sicherheit auf den Straßen zu verbessern. Das Mercedes-Werk in Sindelfingen war dabei stets die Keimzelle aller wegweisenden Entwicklungen auf diesem Gebiet. Hier begann die traditionsreichste Automarke am 10. September 1959 mit der systematischen Sicherheitserprobung, die den Bedarf an weiteren Sicherheitssystemen aufdeckte.
Solche Aufprallversuche kompletter Fahrzeuge waren damals noch Pioniertaten. Man setzte Seilzüge und Heißwasserraketen ein, um die Testwagen zu beschleunigen. Für den Überschlagtest konstruierten Techniker eine „Korkenzieher-Rampe“ und mangels Dummys führten manche Ingenieure Tests als Selbstversuch durch. Später mussten dann Schaufensterpuppen ihren Kopf hinhalten, bis schließlich 1968 die ersten Test-Dummys in den Versuchswagen Platz nahmen.
Drei Dutzend Crashtests für einen guten Stern
Crashtests bilden noch heute die Grundlage der Sicherheitsentwicklung bei Mercedes-Benz. Im Sindelfinger Entwicklungszentrum finden jährlich rund 500 solcher Aufprallversuche statt; hinzu kommen jährlich rund 50 000 wirklichkeitsgetreue Crashtest-Simulationen per Computer. Die neue C-Klasse hat zum Beispiel im Rahmen ihrer Entwicklung insgesamt über 100 reale Crashtests und nochmals rund 5500 Crashtests im Computer bestanden. Zum Testprogramm gehörten alle Aufprallkonfigurationen, die für die weltweite Zulassung neuer Automobile vorgeschrieben sind:
  • Die Europäische Union schreibt den Frontalaufprall mit 56 km/h und den Seitencrash mit 50 km/h vor. Zusätzlich testet Mercedes-Benz auch ent-sprechend der drei Euro-NCAP-Crashtests: Frontalaufprall mit 64 km/h, Seitenaufprall mit 50 km/h und seitlicher Mastaufprall mit 29 km/h.
  • Mercedes-Personenwagen, die nicht nur in Europa, sondern in allen Teilen der Erde verkauft werden, müssen noch ein weitaus größeres Testpensum absolvieren. Für die weltweite Zulassung sind gegenwärtig zwei Dutzend Aufprallkonfigurationen vorgeschrieben.
  • Zusätzlich testet Mercedes-Benz die Sicherheit seiner Personenwagen bei neun besonders anspruchsvollen, firmeneigenen Crashversuchen, deren Anforderungen zum Teil weit über die gesetzlichen Bedingungen hinausgehen. Dazu gehören zum Beispiel Überschlag- und Dachfallversuche sowie spezielle Frontal-, Seiten- und Heck-Crashtests. Sie zu bestehen ist Voraussetzung, um das höchste Prädikat automobiler Sicherheit zu erhalten: den Mercedes-Stern.
Insgesamt müssen neue Mercedes-Personenwagen heute also über drei Dutzend verschiedene Crashtests absolvieren.
Sicherheit in vier Phasen
Béla Barényis Engagement und Erfindergeist sind noch heute im Mercedes-Ent-wicklungszentrum lebendig. Hunderte Ingenieure beschäftigen sich tagtäglich mit der Frage, wie das Autofahren noch sicherer werden kann. Wie stets ist dabei die Realität auch weiterhin das Maß aller Dinge. Nicht allein Gesetzes- und Ratingvorschriften, sondern das breite Spektrum des realen Unfallgeschehens bestimmen die Entwicklung künftiger Assistenz- und Schutzsysteme. Mit anderen Worten: Es geht um alle Aspekte des Autofahrens - um alles, was für die Sicherheit der Insassen und anderer Verkehrspartner bedeutsam ist. Dieses Aufgabenspektrum gliedert das aktuelle Mercedes-Sicherheitskonzept in vier Phasen:
1. Sicher fahren:
Gefahren vermeiden, rechtzeitig warnen und assistieren
2. Bei Gefahr:
Vorbeugend agieren mit PRE-SAFE®
3. Beim Unfall:
Bedarfsgerecht schützen
4. Nach dem Unfall:
Schlimmeres vermeiden, Rettung ermöglichen
Knautschzone auf mehreren Ebenen
Durch Unfallforschung, Crashversuche und moderne Berechnungsverfahren haben Mercedes-Ingenieure Béla Barényis Prinzip der Knautschzone bis heute kontinuierlich weiterentwickelt. Bei den modernen Mercedes-Personenwagen basiert der Aufprallschutz auf einem mehrstufigen Konzept, das je nach Unfallschwere ganz oder nur teilweise in Aktion tritt. Die neue C-Klasse verfügt zum Beispiel über vier voneinander unabhängige Aufprallebenen - die Kräfte können deshalb großflächig verteilt und an der Fahrgastzelle vorbeigeführt werden. Neben dem stabilen Aluminium-Querträger des Frontends und den weit nach vorne reichenden Längsträgern, die Kräfte in die Seitenstruktur, die Stirnwand und den Mitteltunnel verzweigen, dient erstmals auch der Integralträger aus hochfestem Stahl als Lastfallebene.
Die nach vorn verlängerten Seitenschweller stützen beim Offset-Frontalcrash das Rad ab und verhindern, dass es in den Fußraum eindringt. Außerdem wird auf diese Weise eine zusätzliche Energieabsorption über die Räder ermöglicht. Zur gezielten Abstützung und Führung der Vorderräder entwickelte Mercedes-Benz außerdem spezielle Streben und zusätzliche Prallelemente in den Radkästen. Die Streben sind schräg angeordnet und verhindern, dass sich die Fahrgastzelle beim Aufprall absenkt.
Auch die Lenkung hat Mercedes-Benz weiterentwickelt. Sie ist mit einem energieabsorbierenden Element ausgestattet, sodass sich die Lenksäule beim Frontalaufprall teleskopartig um bis zu 100 Millimeter zusammenschiebt. Dadurch kann der Fahrer mehr Verzögerungsweg nutzen.
Fahrgastzelle als harter Kern
Während die verschiedenen Trägerstrukturen im Front-, Seiten- und Heckbereich so konstruiert sind, dass sie beim Aufprall gezielt verformen und dabei Energie absorbieren, erweist sich die Fahrgastzelle als „harter Kern“ des Sicherheitskonzepts der C-Klasse. Selbst beim schweren Unfall verformt sie sich nur wenig, sodass der Schutzraum der Insassen erhalten bleibt.
Das gelang den Mercedes-Ingenieuren zum einen durch den verstärkten Einsatz höchst- und ultrahochfester Stahlsorten mit gestufter Wandstärke und zum anderen durch die Entwicklung einer extrem stabilen Bodenanlage. Sie setzt sich unter anderem aus zwei durchgehenden Längsträgern, mehreren Querprofilen und zwei Tunnelstreben zusammen, die beim Seitenaufprall Kräfte auf die stoßabgewandte Seite übertragen können.
Rund 70 Prozent aller Bleche der Rohbaukarosserie der C-Klasse bestehen aus diesen Stahlsorten - ein neuer Spitzenwert in der Pkw-Entwicklung. Besonders zu erwähnen sind die modernen, ultrahochfesten Stahlbleche, die erst in den letzten Jahren entwickelt wurden. Sie erreichen das Drei- bis Vierfache der Zugfestigkeit herkömmlicher hochfester Stahlsorten und werden deshalb zur Erfüllung der strengen Mercedes-Anforderungen in puncto Sicherheit und Leichtbau immer wichtiger. Der Gewichtsanteil dieser ultrahochfesten Hightech-Legierungen an der Rohbaukarosserie der neuen C-Klasse beträgt rund 20 Prozent.
Neue Ära der Pkw-Sicherheit
Mit Knautschzone, Airbag, Gurtstraffer, Sidebag, Gurtkraftbegrenzer, Windowbag und anderen technischen Meilensteinen aus fast sieben Jahrzehnten intensiver und erfolgreicher Sicherheitsentwicklung bei Mercedes-Benz scheint das Potenzial der passiven Sicherheitstechnik heute weitgehend ausgeschöpft. Man braucht neue Konzepte, um das Niveau der Insassensicherheit weiter zu steigern. Mercedes-Benz hat sie entwickelt und startete im Jahre 2002 mit PRE-SAFE® in eine neue Ära der Fahrzeugsicherheit. Denn: Dieses System reagiert auf kritische Fahrsituationen und bereitet Insassen und Fahrzeug auf einen möglichen Unfall vor.
Bei der Konzeption des präventiven Insassenschutzes unterschieden die Mercedes-Ingenieure zwischen kritischen Fahrmanövern bei hoher Quer- oder extremer Längsdynamik. Dementsprechend werden je nach Situation genau differenzierte Präventivmaßnahmen aktiviert - stets mit dem Ziel, dass bewährte Sicherheitssysteme wie Gurt oder Airbag beim Aufprall bestmöglichen Schutz bieten können: 
  • Bei Not- oder Panikbremsungen mit dem Bremsassistenten strafft PRE-SAFE® vorsorglich die Gurte, um Fahrer und Beifahrer bestmöglich in ihren Sitzen zu fixieren, den Abstand zur Instrumententafel zu vergrößern und beim Unfall die Vorwärtsbewegung der Frontpassagiere zu verringern. Für diese wichtige PRE-SAFE®-Funktion sind die vorderen Gurtstraffer der Limousinen mit starken Elektromotoren ausgestattet, die innerhalb von Millisekunden ansprechen und die Gurtlose reduzieren.

    Zusätzlich beginnt PRE-SAFE® bei einer Not- oder Panikbremsung damit, einen ungünstig eingestellten Beifahrersitz vorsorglich in bessere Positionen zu fahren - vorausgesetzt, der elektrisch einstellbare Beifahrersitz und Memory-Funktion ist an Bord. Dabei korrigiert das System sowohl die Lehnen- und Sitzkissenneigung als auch die Längseinstellung des Sitzes. So bringt das System den Beifahrer in eine Sitzposition, die für die Wirksamkeit des Airbags vorteilhafter ist und eine gute Rückhaltewirkung durch den Schultergurt ermöglicht. Zudem verringert sich das Risiko, beim Unfall unter dem Gurtband nach vorne zu rutschen und sich dabei zu verletzen.
  • Bei Schleudergefahr durch starkes Über- oder Untersteuern aktiviert PRE-SAFE® weitere Schutzfunktionen: Vorsorglich beginnen sich in solchen Fahrsituationen die Seitenscheiben und das Schiebedach zu schließen. Geschlossene Seitenscheiben können die Windowbags besser abstützen, die sich beim Seitenaufprall oder beim Überschlag entfalten. Zudem verringert sich durch diese Vorsorgemaßnahme das Risiko, dass die Insassen beim Crash herausgeschleudert werden oder dass Gegenstände in den Innenraum eindringen.

    Das Schiebedach ist ebenfalls mit PRE-SAFE® vernetzt, weil Unfallforscher bei der Analyse von Überschlagunfällen häufig feststellen, dass Auto-Insassen durch das geöffnete Dach aus dem Fahrzeug geschleudert werden. Zudem reduziert sich durch die vorsorgliche Schließung des Schiebedachs die Gefahr, dass Gegenstände von außen in den Innenraum stoßen.
Wie wichtig und wirksam der präventive Insassenschutz ist, zeigen Untersuchungen der Mercedes-Ingenieure bei Crashversuchen. Beispiel Gurtstraffung: Weil Fahrer und Beifahrer durch diese vorsorgliche Maßnahme bestmöglich in ihren Sitzen fixiert sind und sich beim Aufprall nicht so weit nach vorne bewegen, verringern sich die Belastungen für Kopf und Nacken. Der Kopf wurde bei diesen Tests um rund 30 Prozent weniger belastet und im Nacken haben die Sindelfinger Fachleute sogar eine rund 40 Prozent geringere Insassenbelastung festgestellt.
Alle vorsorglichen PRE-SAFE®-Schutzmaßnahmen sind reversibel: Wird der Unfall verhindert, lässt die präventive Straffung des Gurtbandes automatisch nach und die Passagiere können Sitze und Schiebedach in ihre Ausgangspositionen zurückstellen. Der präventive Insassenschutz ist nach jeder vorsorglichen Auslösung sofort wieder einsatzbereit.
Mercedes-Benz betrachtet PRE-SAFE als die logische und konsequente Fortführung seiner langjährigen Philosophie für praxisorientierte Pkw-Sicherheit. Basierend auf dem Wissen der firmeneigenen Unfallforscher schlägt PRE-SAFE® die Brücke zwischen der aktiven und der passiven Fahrzeugsicherheit - eine der wichtigsten Voraussetzungen für weitere Fortschritte auf dem Gebiet der Automobilsicherheit.
PRE-SAFE® künftig auch mit vorausschauender Crash-Analyse
Mercedes-Benz wird das PRE-SAFE®-Konzept in Zukunft noch weiter ausbauen und damit konsequent die Phase vor einem drohenden Unfall nutzen, um präventive Schutzmaßnahmen für die Insassen zu aktivieren.
In Zukunft wollen die Sindelfinger Sicherheitsingenieure im Voraus so präzise wie möglich wissen: Welche Art von Unfall droht? Aus welcher Richtung wird ein anderes Fahrzeug aufprallen? Mit welcher Geschwindigkeit werden die Autos zusammenstoßen? Diese und andere Daten lassen sich zum Beispiel mithilfe der modernen Radarsensorik erheben, die in der CL- und S-Klasse verfügbar ist. Zusätzlich wäre in Zukunft auch eine elektronische Objekterkennung denkbar, die das Größenverhältnis entgegenkommender Fahrzeuge feststellt und deren Gewicht aufgrund gespeicherter Erfahrungswerte ermittelt. So „sieht“ das System beispielsweise, ob sich ein Lastwagen, ein Omnibus oder ein Personenwagen auf Kollisionskurs befindet und kann die drohende Aufprallschwere berechnen.
Weil vor einem Unfall jeder Bruchteil einer Sekunde zählt, um die Auto-Insassen bestmöglich auf den Aufprall vorzubereiten, ist diese vorausschauende Crash-Analyse ein weiterer Schritt zu noch mehr Insassensicherheit - und eine wichtige Ergänzung des bewährten PRE-SAFE®-Systems.
Datenaustausch in letzter Sekunde
Auch die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation mittels Funktechnik kann einen wichtigen Beitrag leisten, um die Sicherheitssysteme an Bord der Mercedes-Modelle situationsgerecht auszulösen. Im Nahbereich - also unmittelbar vor einem drohenden Unfall - könnten die Automobile in Zukunft Daten über Fahrzeugart, Masse, Steifigkeit oder Geometrie austauschen, die eine noch bedarfsgerechtere Aktivierung der Insassenschutzsysteme ermöglichen. Für diesen Informationsaustausch eignet sich zum Beispiel die RFID-Technologie (Radio Frequency Identification), die heute bereits in Warenhäusern oder in der Logistik eingesetzt wird.
Maßgeschneiderte Sicherheit
Ein weiteres Entwicklungsziel lautet Individualisierung: Die Schutzsysteme von morgen werden noch präziser als bisher auf die Auto-Insassen - auf ihre Größe, ihr Gewicht, ihr Geschlecht und andere Parameter - abgestimmt. Mit anderen Worten: „maßgeschneiderte“ Sicherheit. Denkbar wäre es zum Beispiel, dass Fahrer, Beifahrer und Fondpassagiere vor dem Start den Bordcomputer mit persönlichen Angaben wie Größe, Gewicht, Geschlecht oder Alter programmieren. Auf Basis dieser Daten lässt sich bei einem Unfall unter anderem Auf- und Abblasverhalten der Airbags, die Kraft der Gurtstraffer, die Funktion der Gurtkraftbegrenzer oder die Position der Lenksäule individuell einstellen.
Zudem könnten PRE-SAFE®-Funktionen - zum Beispiel die automatische Positi-onierung des Beifahrersitzes vor einem Unfall - entsprechend der Insassengröße gesteuert werden.
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