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Bezug zum Kraftfahrzeug

Aktive Sicherheit, Elektronische Regelung
Karosserie, Sicherheitszelle
Sicherheitseinrichtung

Allgemeine Beschreibung

Airbags gehören zu den aktiven Sicherheitssystemen in Kraftfahrzeugen und gehören heute zum Standard der Fahrzeugausstattung. Zwar existiert in Deutschland keine Vorschrift über eine Pflicht zur Ausstattung eines Fahrzeugs mit einem oder mehreren Airbags, dennoch werden heute keine Fahrzeuge mehr angeboten, die kein Airbagsystem besitzen. Grund hierfür ist der verstärkte Wunsch der Kunden nach sicheren Kraftfahrzeugen. Darüber hinaus kann das Gesamtsystem Airbag um weitere optionale Komponenten erweitert werden; nicht in allen Fahrzeugvarianten verfügbar, bieten die Hersteller einen (fast) umfassenden Insassenschutz in den großen Limousinen an.
Um den Insassen eines Kraftfahrzeugs einen bestmöglichen Schutz zu bieten, haben sich im Pkw-Bereich folgende Komponenten etabliert:

• Frontairbag

  • Fahrerairbag
  • Beifahrerairbag

• Seitenairbag

  • Integration im Sitz
  • Integration in der Türverkleidung

• Obere Systeme

  • Integration im Sitz
  • Integration in der Dachkonstruktion

• Untere Systeme

  • Knieairbag
  • Integration im Sitz

• Gurtsysteme

  • Integration im Sicherheitsgurt
  • Kontrollierter Gurtstraffer

• Sonstige Systeme

  • Äußerer Airbag zum Fußgägngerschutz
  • Airbags für Motorräder

Das Auslösen eines oder mehrerer Airbags bei einem Unfall wird von einer elektronischen Einrichtung geregelt. Hierzu ist ein Steuergerät notwendig, das permanent die aktuelle Querbeschleunigung des Fahrzeugs prüft und auf Plausibilität der erwarteten Ereignisse im Fahrbetrieb prüft. Da die Airbags in heutigen Fahrzeugen auch einem optischen Standard entsprechen sollen, sind sie gut in das Interieur eingebunden. Somit ergibt sich allerdings der Nachteil, dass bei einem Unfall unter Umständen viele der Interieurteile erneuert werden müssen, da die Airbags Verkleidungen beschädigt haben. Aus diesem Grund sind die dazugehörigen Steuergeräte so programmiert, dass nur die Airbags auslösen, die auch einen tatsächlichen Nutzen für die Insassen bieten. Beispielsweise erkennt das Steuergerät, ob sich eine Person auf dem Beifahrersitz befindet. Ist das nicht der Fall löst der Beifahrerairbag nicht aus. Ein aufwendiger Austausch des Armaturenbretts kann somit verhindert werden. Sicherlich spielen auch interne Vorgaben der Versicherungen hier eine Rolle.

 

Airbags dürfen nicht selbst ausgetauscht werden, da der Treibsatz für den Luftsack unter das Sprengstoffgesetz fällt. Auch ist die Lagerung sowie der Kauf von Ersatzteilen Privatpersonen untersagt.

 

Funktionsbeschreibung

Das gesamte Airbagsystem ist in verschiedene Komponenten aufgeteilt, die teilweise permanent und bei einem Unfall gemeinsam arbeiten:

• Airbagsteuergerät

  Das Airbagsteuergerät arbeitet permanent und wertet alle eingehenden Daten aus. Unter bestimmten definierten Bedingungen wird der Befehl zum Zünden eines oder mehrerer Airbags ausgegeben.

• Crashsensoren

  Die Crashsensoren arbeiten ebenfalls permanent und geben die Querbeschleunigungsdaten ihrer jeweiligen Einbauposition an das Airbagsteuergerät weiter. Die Crashsensoren müssen dem Steuergerät gleichzeitig entsprechende Beschleunigungswerte liefern, um ein Auslösen zu verursachen. Um Fehlauslösungen zu vermeiden, sind mindestens zwei Crashsensoren in einem Fahrzeug verbaut.

• Airbagmodul

  Bei den Airbagmodulen handelt es sich um den eigentlichen Airbag. Es sind Kombnationen aus dem Luftsack und dem Gasgenerator. Der Gasgenerator beinhaltet einen, in der Regel festen, Treibstoff, der mit der Anzündeienheit gezündet wird.

Bei einem Unfall müssen, wie oben beschrieben, mindestens zwei Crashsensoren gleichzeitig plausible Daten an das Airbagsteuergerät liefern. Das Steuergerät nimmt anhand von eingespeisten Daten entsprechende Vergleiche vor und entscheidet, welcher Airbag gezündet werden soll.
Hat das Steuergerät einen Zündimpuls gesendet, gelangt dieser über speziell verlegte Kabel an das jeweilige Airbagmodul, genauergesagt zum Gasgenerator und dessen Anzündeeinheit des Airbagmoduls. Bei dem Zündsignal handelt es sich um ein Impulsartiges, das die Anzündeeinheit aktiviert, die den Festtreibstoff entzündet. Hier entstehen Gase mit einer sehr hohen Temperatur von ca. 1350°C, die sich in diesem Moment noch in einem sehr kleinen Raum befinden. Durch die Strömung des Gases in den Luftsack expandiert das Gas sehr stark wodurch es sich sehr stark abkühlt, wodurch das sich im Luftsack befindliche Gas nur noch eine Temperatur von ca. 150°C hat. Durch den weiteren Verlauf und die verhältnismäßig große Oberfläche kühlt das Gas noch weiter ab, so dass es einen für die Insassen ungefährlichen Bereich erlangt.
In der weiteren Entwicklung der Airbagsysteme haben sich auch Airbags für den Kopfbereich etabliert. Diese sind entweder in den Sitzen oder in der Dachkonstruktion verbaut. Da es sich um spezielle Airbags für den Kopf handelt, müssen hier die Gastemperaturen nochmals gesenkt sein. Daher werden hier stellenweise sogenannte Hybridgasgeneratoren eingesetzt, die zusätzlich zum Festtreibstoff einen Druckluftspeicher besitzen, in dem sich Luft befindet, die mit ca. 250bar gespeichert wird. Beim Auslösen wird das entstehende Gas durch die Druckluft zusätzlich gekühlt.

 

Der beschriebene Ablauf geschieht in einer sehr kurzen Zeit. Bereits   nach 5,8 $\frac{\mathrm{s}}{\mathrm{100<span\; style="display:\; none;"> </span><span\; style="display:\; none;"> </span>}}$ ist der Fahrerairbag voll ausgeblasen, um nach  8,5 $\frac{\mathrm{s}}{\mathrm{100<span\; style="display:\; none;"> </span>}}$ den Fahrer aufzunehmen. Dieser zeitliche Verzug ist notwendig, da ein zu stramm gefüllter Airbag wiederum Verletzungen verursachen könnte. Durch das Aufprallen des Fahrers kurz nach dem größten Füllungsgrad kann der Airbag die Bewegungsenergie des Körpers noch besser absorbieren. Beim Beifahrerairbag ist der zeitliche Verzug ein wenig größer, da sich der Airbag in der Regel ein Stück weiter vom Beifahrer entfernt befindet.

Zusätzlich zu den Systemen mit Luftsack werden auch die Gurtstraffer von dem Airbagsteuergerät verwaltet. In den Gurtstraffern befindet sich ebenfalls eine pyrotechnische Einheit, die gezündet werden kann. Durch die Zündung des Gurtstraffers wird der Gurt in Richtung der Aufrollposition gezogen und verhindert so ein zu starkes Nachvorneverlagern des Insassenkörpers.

Das Steuergerät besitzt über die Eingänge für die Crashsensoren hinaus noch mehr Eingänge, die ihm Informationen über weitere Zustände des Fahrzeugs liefern. So werden Schalter in den Gurtschlössern, Sitzbelegungsmatten, und Sensorik in verstellbaren Sitzen. Somit kann programmiertechnisch ein Auslösen eines Airbags auf eine geringere Schwellengeschwindigkeit gesetzt werden falls Fahrzeugsinsassen nicht angeschnallt sind. In der Regel liegt die Schwellgeschwindigkeit für ein Auslösen bei  ca. 25 $\frac{\mathrm{km}}{\mathrm{h<span\; style="display:\; none;"> </span>}}$ .
Nach einem Unfall müssen in jedem Fall alle beteiligten Airbags, Gurtstraffer, das Airbagsteuergerät und die Crashsensoren erneuert werden, um eine einwandfreie Funktion im folgenden Fahrbetrieb zu gewährleisten. Die Automobilhersteller rücken auf der anderen Seite immer mehr davon ab, Airbageinheiten nach ca. 10 Jahren auszutauschen, da auch nach dieser Zeit die Funktion, wie ständige Tests beweisen, nicht beeinträchtigt ist.

 

 

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