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ESF 2009 - Teil 1: Aufblasbare Metallstrukturen und bremsende Airbags im Fahrzeugboden

Auf der 21. Internationalen Fahrzeug-Sicherheitskonferenz (ESV - Enhanced Safety of Vehicles Conference) in Stuttgart verrät Mercedes-Benz anhand des Forschungsfahrzeugs ESF 2009, woran die Sicherheitsexperten momentan forschen und konkret arbeiten - mit einem Zeithorizont, der oft viele Jahre in die Zukunft weist. Zu den neuen Ideen zählen unter anderem aufblasbare Metallstrukturen,die Strukturbauteilen in Sekundenbruchteilen mehr Stabilität geben,sowie der am Fahrzeugunterboden angebrachte "Braking Bag". Das ESF 2009 ist das erste Experimental-Sicherheits-Fahrzeug von Mercedes-Benz seit 1974. Wie seine historischen Vorgänger fasst es wegweisende Innovationen auf dem Gebiet der Sicherheit anschaulich zusammen.

Entwickelt und realisiert wurde das ESF 2009 komplett in der Versuchsfahrzeug-Werkstatt in Sindelfingen. Das Sicherheits-Experimental-Fahrzeug auf Basis eines Mercedes S 400 HYBRID zeigt über ein Dutzend Sicherheitsinnovationen, von denen die meisten in einem Demonstrationsmodus funktionsfähig sind.

Zu den Highlights des ESF 2009 auf Basis eines S 400 Hybrid, die die Unfallschwere vermindern sollen, zählen die aufblasbaren Metallstrukturen "PRE-SAFE-Structure", der "Braking Bag" und die PRE-SAFE-Weiterentwicklung "PRE-SAFE-Pulse" (Teil 1). Um Unfälle oder kritische Situationen zu vermeiden, forschen die Entwickler unter anderem an der "Interactive Vehicle Communication" und der Spotlight-Lichtfunktion des partielle LED-Fernlichts (Teil 2 - ab Montag, 15. Juni 2009 auf ATZonline). Zudem präsentiert der Stuttgarter Automobilhersteller auf der ESV-Konferenz erstmals einen Simulator, der verschiedene PRE-SAFE-Funktionen erlebbar macht (Details dazu ab Montag).

Für die Entwicklung der PRE-SAFE-Structure hat sich die Daimler-Forschung in Zusammenarbeit mit den Gasgenerator-Spezialisten von Autoliv zwei Jahre lang intensiv mit den aktiven Metallträgern beschäftigt und verschiedene Anwendungen erprobt. Im ESF 2009 ist ein aufblasbarer metallener Flankenschutz erstmals zu sehen. Im Ruhezustand ist das Metallprofil platzsparend gefaltet. Bei Bedarf sorgt ein Gasgenerator, wie er auch zum Befüllen von Airbags verwendet wird, in Sekundenbruchteilen für einen Innendruck von 10 bis 20 bar, das Profil wird entfaltet und erhält deutlich mehr Stabilität. Damit wollen die Forscher sowohl Packaging und Gewicht verbessern: Am Beispiel der Seitenaufprall-Träger in den Türen einer S-Klasse haben die Forscher errechnet, dass rund 500 Gramm weniger Gewicht pro Tür möglich wären.

Die Daimler-Sicherheitsforscher haben verschiedene Anwendungen der neuartigen crashaktiven Metallstrukturen untersucht: neben dem Seitenaufprallschutz beispielsweise die Seitenschweller oder die Sitzquerträger. Diese haben den Vorteil, dass sie einige Zentimeter von der Aufprallzone entfernt sind. Der Gasgenerator muss also erst ausgelöst werden, wenn ein Aufprall definitiv stattgefunden hat.
Denn das ist eines der noch ungelösten Probleme der neuartigen Träger: Ihre aktive Verformung ist - anders als die bereits in Serie eingesetzten "PRE-SAFE"-Maßnahmen - nicht reversibel. Andererseits erfordert die Aktivierung weit außen an der Karosserie installierter, per Innendruck verformbarer Träger ein Auslösen schon vor dem Crash - die Pre-Crash-Sensorik muss höchst zuverlässige Signale liefern. Eine weitere Hürde sind die derzeit noch nicht wettbewerbsfähigen Kosten für die benötigten Gasgeneratoren im Verhältnis zu den Kostenvorgaben für die Einsparung von Gewicht.

Der "Braking Bag" könnte künftig als Pre-Crash-Komponente als Zusatzbremse im Fahrzeugboden fungieren und so vor einem Unfall die Verzögerung und die Kompatibilität gegenüber dem Unfallgegner verbessern. Zwischen vorderem Achsträger und der Unterbodenverkleidung angebracht, soll sich der Brems-Sack im Falle eines durch die Pre-Crash-Sensorik "sicher prognostizierten" Aufpralls kurz vor dem Crash entfalten und das Fahrzeug über einen Reibbelag gegen die Fahrbahn ab stützen. Die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeuges erhöht die Reibung und bremst das Fahrzeug bis zum Aufprall zusätzlich ab und erhöht die Fahrzeugverzögerung kurzzeitig auf über 20 m/s2. Dadurch wird über die Möglichkeiten einer Radbremse hinaus zusätzliche Energie abgebaut und so die Unfallschwere verringert. Zudem kann das Bremstauchen der konventionellen Bremsung weitgehend kompensiert werden - der Braking Bag hebt das Auto in kurzer Zeit um bis zu acht Zentimeter nach oben -, wodurch sich die geometrische Kompatibilität gegenüber dem Unfallgegner erhöht. Diese Vertikalbewegung verbessert zudem die Wirkung der Rückhaltesysteme: Die Sitze kommen den Insassen um rund drei Zentimeter entgegen, wodurch die Gurtstraffer mehr Lose herausziehen können.

In der Summe hat die Airbag-Bremse die Wirkung einer virtuellen zusätzlichen Knautschzone. Die Mercedes-Ingenieure haben errechnet, dass die zusätzliche Verzögerung schon bei 50 km/h den gleichen Effekt hat wie ein um 180 Millimeter verlängerter Vorbau.

Ebenfalls auf Befehl der Sensorik des PRE-SAFE-Systems arbeitet das reversible "PRE-SAFE Pulse"-System. Durch einen kurzzeitigen Impuls auf den Fahrer und Beifahrer in Richtung der Fahrzeugmitte, reduziert das Pulse-System die Oberkörperbelastung der Insassen beim Seitencrash nach Angaben der Stuttgarter Forscher um rund ein Drittel. Zudem kann der Impuls die Passagiere um bis zu 50 Millimeter aus dem Gefahrenbereich heraus bewegen. Das voranstoßende Rückhaltesystem nutzt dazu Luftkammern in den Seitenwangen der fahrdynamischen Multikontursitzes.
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