Automobilbau 16.07.2010, 19:47 Uhr

Schießen mit Beinen und Köpfen

Die Form von Pkw ist nicht allein das Produkt von Designer-Fantasien. Bei jedem Blechfalz und jeder Schraube haben Experten für Fahrzeugsicherheit ein Wörtchen mitzureden. Dabei geht es nicht allein um das Wohl der Insassen. Das Thema Fußgängerschutz gewinnt an Bedeutung. Hersteller der Karossen reagieren mit unterschiedlichen Konzepten auf die makaberen Tests, die sie laut EU-Recht und Verbraucherschutzvorgaben bestehen müssen.

Peter Leßmann schießt Körperteile gegen Autos. Klingt komisch – ist aber so. Er testet auf diese Weise die Fußgängerschutzfunktionen von Pkw. Heute muss ein Ford Galaxy die bizarre Tortur über sich ergehen lassen. Ein künstliches Bein, gekleidet in rotes Neopren, steht schon zum Abschuss bereit. Für Vortrieb sorgt ein hydraulisch-pneumatisches System. Es beschleunigt die Ladung mit stolzen 280 bar auf genau 40 km/h. Vor der „Zündung“ verschanzt sich Leßmann hinter einer Glaswand. „Der mögliche Rebound des ballistisch geschossenen Impaktors verlangt einen Sicherheitsabstand“, mahnt der Experte. Dann spricht er langsam einen Countdown. „Drei, zwei, eins…“ Spannung liegt in der Luft. Ein letzter Warnton schallt durch die Halle. Fünf Sekunden später knallt es heftig. In senkrechter Position kracht das Bein gegen den Stoßfänger.

Leßmann ist technischer Leiter für Versuchsdurchführungen bei der BGS Böhme und Gehring GmbH in Bergisch Gladbach. Das Unternehmen führt Fahrzeugtests sowohl für die Hersteller der Autos als auch für die Bundesanstalt für Straßenwesen (bast) durch. Die bast ist das technisch-wissenschaftliche Forschungsinstitut des Bundesverkehrsministeriums.

Am Ford Galaxy ist nach dem Test nur eine winzige Schramme zu erkennen. Das Bein ist auf den ersten Blick gänzlich unversehrt. Hat das Auto den Test bestanden? „Das hängt von den gewonnenen Messdaten ab“, erklärt Leßmann.

Messdaten gibt es reichlich. Der Prüfkörper, der „Flexible Pedestrian Legform Impactor“, kurz „FlexPLI“, gehört zur neuesten Generation der künstlichen Gliedmaßen. Das rund 70 000 € teure Gerät zeichnet beispielsweise auf, wie stark Kreuzbänder und seitliche Bänder eines menschlichen Knies gedehnt worden wären. Dazu sind etliche Fadenpotenziometer verbaut. Auch die Wahrscheinlichkeit eines Unterschenkelbruchs wird erfasst. Möglich machen dies vier Dehnungsmessstreifen auf Fiberglaselementen. Referenzdaten wurden u. a. durch Versuche mit Leichen gewonnen. „Die Biegemomente im Unterschenkel sollten demnach 340 Nm nicht überschreiten. Wir gehen heute außerdem davon aus, dass die Kreuzbänder nicht weiter als 13 mm und die Seitenbänder nicht weiter als 22 mm gedehnt werden dürfen“, so Leßmann. Alles, was darüber hinausgehe, führe mit einer Wahrscheinlichkeit von über 50 % zu einer Verletzung.

Am Ende hat der Ford den Beintest bestanden. Das bedeutet, dass ein Fußgänger, der mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h angefahren wird, wahrscheinlich keine größeren Verletzungen am Bein davon getragen hätte.

Möglich machen das immer ausgefeiltere Konstruktionen und Materialien im Fahrzeugbau. Auf der jüngsten „Praxiskonferenz Fußgängerschutz“stellten einige Hersteller ihre aktuellen Konzepte vor. Die Konferenz wurde veranstaltet von der BGS sowie der Carhs GmbH, einem Spezialisten für Fahrzeugsicherheit und Fahrzeugkommunikation aus dem fränkischen Alzenau.

Opel setzt beim neuen Astra auf runde Formen, bei denen das Verletzungsrisiko für einen verunfallten Fußgänger geringer ist. Außerdem kommen weiche Kunststoffe und – für den Fall eines Unfalls – leicht verformbare Bleche zum Einsatz. Das äußere Haubenblech ist beispielsweise lediglich 0,6 mm stark – kaum mehr als bei den ersten Cola-Dosen. Für die nötige Steifigkeit sorgen ausgeklügelte Gerippeverklebungen. Darunter befindet sich ein 8 cm bis 10 cm hoher Luftraum als Knautschzone. Befestigt ist die Haube mit einem Mehrgelenkscharnier. „Die Mechanik taucht ab, wenn ein Kopf aufschlägt“, erklärt der Ingenieur Erik Wiesinger. „Außerdem haben wir die vordere Verriegelung mitsamt dem Querträger relativ weit nach hinten verlagert und zusätzlich abgesenkt, was uns auch bei der Versicherungseinstufung hilft. Eine alternative Bauweise – beispielsweise aus Kunststoffen – scheidet für diese Baugruppe weitgehend aus, denn damit können die hohen Belastungsanforderungen kaum erfüllt werden.“

Auffällig am Astra sind die weit seitlich angeordneten Frontscheinwerfer. „Moderne Scheinwerfersysteme können eine Masse von jeweils bis zu 10 kg haben“, erklärt Entwicklungsingenieur Thomas Kinsky. „Damit stellen sie bei einem Unfall ein riesiges Energiepotenzial dar. Gleichzeitig sind sie kaum weich konstruierbar. Wir haben also alles daran gesetzt, sie weitgehend aus dem Aufprallbereich zu entfernen.“ Sollte es dennoch mal zu einem Unfall kommen, brechen die Aufhängungen an definierten Punkten weg.

Auch die Nasenform des Rüsselsheimer Kompaktwagens ist ganz dem Fußgängerschutz gewidmet. „Der vorderste Punkt des Fahrzeugs entspricht der unteren Kante des Stoßfängers“, so Kinsky. „Wenn nun ein Fußgänger angefahren wird, findet der Erstkontakt mit den Beinen statt, die quasi so weggedrückt werden, dass der Fußgänger auf den Vorderwagen fällt.“ Was für den Außenstehenden zunächst widersprüchlich klingt, hat aber durchaus einen ernsthaften Hintergrund: „Das Schlimmste, was passieren kann, ist doch, dass der Fußgänger nur abprallt und auf der Straße aufschlägt. Dort findet nämlich gar kein Energieabbau statt“, erklärt Kinsky.

Einige dieser Ideen finden sich auch im neuen 5er-BMW. Auf eine Knautschzone unter dem Blech musste aufgrund des massigen Motors und des schnittigen Designs aber verzichtet werden. Stattdessen wurde eine aktive Haube entwickelt. Im Falle eines Fußgänger-anpralls schießt die gesamte Motorraumabdeckung innerhalb von 55 ms vorne um 3 cm und hinten um 5 cm nach oben. „Erkannt wird der Unfall von einem Lichtwellenleiter im Stoßfänger“, erklärt Entwicklungsingenieur Abayomi Otubushin. „Wird er gebogen, verändert sich die Lichtintensität an seinem Ausgang. Eine Fotodiode registriert das und informiert ein Steuergerät. Dies entscheidet darüber, ob die Federpakete an sämtlichen Aufhängungspunkten der Haube mittels Zündpille geöffnet werden. Mitentscheidend ist dabei die Fahrgeschwindigkeit. Um unnötige Zündungen zu vermeiden – etwa nach einem Parkplatzrempler – reagiert das System erst ab einer Fahrgeschwindigkeit von 25 km/h.“

Stefan Wallner, ebenfalls Entwicklungsingenieur bei BMW, weist auf weitere Besonderheiten des Premium-Autos hin: „Im gesamten Stoßfängerbereich sind gezielt Freiräume geschaffen und anschließend mit Absorberschaum aufgefüllt worden. Die Außenhaut des Stoßfängers ist zudem relativ eben. Das Bein eines Fußgängers wird im Ernstfall also auf der gesamten Fahrzeugfront abgestützt.“ Unter dem Strich habe der 5er-BMW im EuroNCAP-Rating (siehe Kasten) 28 Punkte in der Kategorie Fußgängerschutz erreicht. „Damit sind wir in dieser Fahrzeugklasse die Benchmark.“

Auffallend auf der Praxiskonferenz ist die Vertrautheit zwischen den Ingenieuren der einzelnen Fahrzeughersteller. Die Experten sind meist per Du. Hintergrund: Im Fußgängerschutzbereich sind Kooperationen an der Tagesordnung. So sollen die Entwicklungskosten, die kaum an den Endkunden weitergegeben werden können, gering gehalten werden. Ein weiteres Ziel ist es, gemeinsam Standards zu setzen und Verbraucherschützern bzw. dem Gesetzgeber mit einer Stimme gegenübertreten zu können.

Wie eng die Vertrautheit ist, zeigt eine Szene auf dem Parkplatz vor der BGS GmbH: Audi-Ingenieur Franz Roth inspiziert die aktive Haube des neuen BMW und findet ausschließlich lobende Worte. Nebenbei stellt er in Aussicht, dass der A8 – das Flaggschiff aus seinem Haus – vielleicht schon bald mit „aktiven Fußgängerschutzklappen“ ausgerüstet werde. Auf Detailfragen der VDI nachrichten mag er noch nicht so recht antworten. BMW-Mann Wallner lächelt belustigt und fragt: „Franz, darf ich erklären, was ihr plant?“ S. ASCHE

Ein Beitrag von:

  • Stefan Asche

    Stefan Asche

    Redakteur VDI nachrichten
    Fachthemen: 3-D-Druck/Additive Fertigung, Konstruktion/Engineering, Logistik, Werkzeugmaschinen, Laser

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