Sicherheit Bereit für den Aufprall

In Washington, Michigan testet ZF Airbags für die Sicherheit der Fahrzeuginsassen. Warum dabei nun die Rücksitze stärker in den Vordergrund rücken.

Im Schlittenlabor widmen sich die Mitarbeiter gerade der Kabine eines Pickups. Die Seitenscheiben sind entfernt und die Windschutzscheibe ist durch Plexiglas ersetzt worden, doch die Innenausstattung ist vorhanden und ein Dummy sitzt angeschnallt auf dem Sitz. „Einen Test korrekt vorzubereiten, dauert etwa doppelt so lange wie die Analyse der dabei anfallenden Datenmengen“, erläutert Angelo Adler, Senior Manager Systems Engineering in der Zentrale für Insassenschutzsysteme (Occupant Safety Systems, OSS) von ZF TRW in Washington.

Hochgeschwindigkeitskameras dokumentieren die Crash Tests mit bis zu 10 000 Bildern pro Sekunde.

Auslösemechanismus, Beleuchtung und die Schaltkreise der Dummys müssen auf Genauigkeit, Timing und Funktionsfähigkeit geprüft werden. Zuletzt erhalten die präzise positionierten Dummys noch spezielle Kreidemarkierungen. Anhand der verschiedenen Farben lässt sich genau analysieren, wie Kinn, Nase, Stirn oder Wange auf den ausgelösten Airbag treffen. Wenn alles bereit ist, simuliert der ServoSled einen Aufprall von 55 km/h. Beim Aufprall mit einer Beschleunigung von über 50 g wird die bis zu anderthalb Tonnen schwere Schlittenkarosse rückwärts in einen 30 Meter langen Tunnel katapultiert.

Bis zu zwölf Techniker und Ingenieure drängen sich im Kontrollraum. Sie müssen den Crash nicht unbedingt mit eigenen Augen beobachten, aber dafür als Erste die auf einem großen Monitor angezeigten Rohdaten sehen. Ein Techniker gibt das Kommando, eine Stimme zählt rückwärts: Fünf, vier, drei, zwei, eins – und mit einem Riesengetöse schiebt der Arbeitszylinder den Schlittenaufbau an. Der Lärm stammt nicht nur vom Servokolben, sondern auch von den bis zu vier Airbags und den Gurtstraffern, die gleichzeitig ausgelöst werden.

Wie jeder Zusammenstoß erfolgt auch dieser in Bruchteilen von Sekunden, viel zu schnell für eine menschliche Reaktion. Sechs bis zwölf Hochgeschwindigkeitskameras dokumentieren das Ereignis mit 1000, 3000 oder 10 000 Bildern pro Sekunde. Die Daten bringen alles an den Tag, von der präzisen Auslösespur eines Airbags bis zur Interaktion zwischen Dummy, Sicherheitsgurt und aktivem Rückhaltesystem.

Der ServoSled ist nicht das einzig Beeindruckende in Washington Township. Im Parterre werden in mehreren Labors verschiedene Komponenten auf Herz und Nieren geprüft. Weitere Labors und Testvorrichtungen beherbergen Bereiche für Schlitten-, Linearimpaktor- und Out-of-Position-Tests, dynamische Tests, unter anderem mit einer 55-km/h-Bungee-Anlage, auf der Sicherheitsgurte und Seitenairbags getestet werden, sowie ein Labor, in dem die Zuverlässigkeit von Sicherheitsgurten geprüft wird.

„Tests und Simulationen sind ein hoch technisierter Bereich, in dem wir unseren Kunden die bestmöglichen Sicherheitsbeurteilungen liefern“, erklärt Steven J. Peterson, Vice President Engineering, North America Region, Global Systems. „Unsere Einrichtungen sind eine Investition in die Zukunft der Sicherheit von Fahrzeuginsassen. Wir testen nicht nur Rückhaltesysteme, wir simulieren ihre Funktion in der Fahrzeugumgebung.“

Zentraler Forschungs- und Entwicklungsstandort Northville

Im Zuge der Integration wurde der ehemalige Nordamerika-Hauptsitz von ZF in Northville, Michigan, zu einem zentralen Vertriebs- und Entwicklungszentrum. Zusätzlich zu den bereits dort beheimateten technischen Funktionen wurde nun ein Team zur Unterstützung eines neuen Materiallabors angesiedelt, in dem umfassende chemische und metallografische Analysen sowie Fehleranalysen, Wärmebehandlungen und Korrosionsuntersuchungen möglich sind. Northville will seine Bedeutung für die Technologien im Antriebsstrang weiter ausbauen. Das Werk ist weltweit der einzige ZF-Standort, der die Geschäftsbereiche Antriebsmodule, Achsantriebe und Automatgetriebe unter einem Dach vereint. Um die nordamerikanischen Kunden optimal zu unterstützen, werden Teams und Kapazitäten in allen Bereichen verstärkt. Außerdem sollen die Entwicklungskompetenzen speziell in den Bereichen E-Mobilität und Hybridgetriebe weiter ausgebaut werden.

Der ServoSled ermöglicht die realistische Simulation von Fahrzeug-Crashimpulsen.

Getestet wird seit den 1980ern

Als das Testzentrum 1988 gebaut wurde, war TRW einer der ersten Autozulieferer, die umfassend in Hydraulikschlitten für Fahrzeugtests investierten. „Wir haben gemeinsam mit unseren Kunden Sicherheitssysteme entwickelt und an der Optimierung des Insassenschutzes mitgewirkt, als in den 1980ern die ersten Autos mit Airbags ausgerüstet wurden“, erklärt Peterson.

Das Center in Washington Township ist eine der vier globalen Testanlagen von ZF für die OSS-Produktreihe, die Airbags, Sitzgurte und Lenkradtechnologien umfasst. Unterstützt werden Kunden in Nordamerika, Deutschland, Japan und neuerdings auch China, wo ZF im April in seinem Technical Center in Schanghai ein neues Schlittentestlabor eröffnet hat. „Bei den Tests kommt es vor allem auf einheitliche Einrichtung und Durchführung an, damit wir beim selben Test in China dieselben Ergebnisse erzielen. Unser Ziel ist die einheitliche Validierung der Produkte, und das ist eine große Herausforderung“, erklärt Peterson. „Das hohe Tempo in der Automobilindustrie sorgt dafür, dass es nie langweilig wird“, so Peterson weiter. Ständig kommen neue Sicherheitsvorschriften hinzu – und es fällt kaum eine weg. Zudem machen es neue Sicherheitsstandards und Technologien notwendig, alles zu testen, von einzelnen Komponenten bis zum kompletten Fahrzeug.

Sicherheit der Passagiere im Fond verbessern

Hat die Sicherheit auf Rücksitzen im Blick: Angelo Adler, Senior Manager Systems Engineering

Die Techniker in Washington Township arbeiten eng mit den Kollegen im knapp zehn Kilometer entfernten Schwesterbetrieb in Romeo zusammen. Neue Vorschriften werden schon bald Einfluss darauf haben, ob Fahrzeuge in den USA eine Fünf-Sterne-Bewertung erhalten. So wird zum Beispiel das Neuwagenbeurteilungsprogramm NCAP einen schrägen Frontalaufprall umfassen, um die Wirkung der Insassenschutzsysteme bei dieser Art von Aufprall zu überprüfen. Anhand eines modifizierten Frontalaufpralltests wird ermittelt, wie sich die Sicherheit der Passagiere im Fond verbessern lässt. Wenn man in den USA die Personen auf den Rücksitzen dazu bewegen könnte, die vorhandenen Sicherheitsgurte zu nutzen, würde sich dies sofort positiv auswirken.

„Die Verbesserung der Sicherheit im Fond ist ein Thema der Zukunft. Früher war der Rücksitz am sichersten – deshalb saßen dort die Kinder“, erklärt Adler. Zwar ist der Rücksitz immer noch der beste Platz für Kinder in alters- und gewichtsgerechten Kindersitzen, doch gibt es auf den Vordersitzen meist mehrere Sicherheitssysteme zum Schutz größerer Beifahrer. Das Design der Vordersitze trägt dazu bei, dass der Passagier bei einem Zusammenstoß in der Sitzmitte bleibt. Weiteren Schutz bieten Gurtstraffer und Kraftbegrenzer zur richtigen Positionierung des Gurts und zur Verringerung des Verletzungsrisikos durch den Gurt bei einem schweren Aufprall. Die Sicherungssysteme im Fond sind dagegen noch begrenzt. Doch das wird sich vermutlich schon bald ändern.

ZF TRW verfügt über eine Vielzahl von Hybrid-III-Dummys in verschiedenen Größen: zierliche Frau, normal großer Mann, hochgewachsener Mann sowie drei- und sechsjährige Kinder.

Sicher auf dem Rücksitz

„Mehr Sicherheit auf dem Rücksitz ist nicht nur eine Frage der Rückhaltesysteme, auch der Sitz selbst spielt eine Rolle. Wer den Rücksitz aufrüsten möchte, hat aber nur begrenzten Platz für Komponenten und eingeschränkten Zugang zu Kabeln“, führt Adler weiter aus. Autobauer denken schon länger über kleine Airbags im Fond nach, deren Design jedoch komplex ist. Über die ganze Fahrzeugseite verlaufende Curtain-Airbags verbessern den Seitenaufprallschutz und verhindern, dass Passagiere aus dem Auto geschleudert werden. Allerdings ist hier ein Zusammenspiel der vielschichtigen Sicherheitsprogramme für Fondpassagiere gefragt. Ein paar Dummys warten auf ihren Einsatz bei der Beurteilung der Rückhalte- und Airbagsysteme, und auch auf sie kommen neue NCAP-Anforderungen zu. Schon jetzt gehen die Kosten für einen voll ausgerüsteten Dummy in die Hunderttausende. Je drei Exemplare der aktuellen Hybrid-III-Dummys stehen zur Verfügung, in der Ausführung als Männer und Frauen. Außerdem gibt es Kinder-Dummys in der Größe eines Sechs- und eines Dreijährigen. Auch ungewöhnliche Positionen, wie sie bei menschlichen Fahrern zu beobachten sind, können die Dummys einnehmen, etwa mit dem Kinn oder dem Oberkörper auf dem Lenkrad. Die Kinder-Dummys werden zudem nicht nur korrekt im Kindersitz gesichert getestet, sondern auch in anderen Haltungen – auf dem Sitz kniend oder vor dem Armaturenbrett stehend. Die Hybrid-III-Dummys müssen so manchen Schlag einstecken, doch sie erfüllen eine wichtige Funktion.

Rund 100 Sensoren sind in einem Crash-Test-Dummy verbaut.

Schon bald werden neue, noch komplexere Dummys hinzukommen. THOR, für „Test device for Human Occupant Restraint“, verfügt über noch mehr Sensoren und noch wirklichkeitsgetreuere menschliche Bewegungen. In der Zwischenzeit kommen neue WorldSID-Dummys hinzu, um die Erfassung der Seitenaufpralldaten zu optimieren. Seit den Achtzigerjahren haben sich die Tests enorm weiterentwickelt, doch die Testzentrale von ZF TRW ist gut für die Zukunft gerüstet.„Wir haben die Komponenten und die Systeme. Bei uns ist alles darauf ausgerichtet, Fahrzeuginsassen zu sichern. Die Sicherheitsgurte und die Airbags dienen allesamt dem Insassenschutz. Uns ist allen klar, dass wir da noch mehr tun müssen“, bringt Peterson die Mission der Testzentrale auf den Punkt.

Fotos: FREE AGE

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