Externer Seitenairbag von ZF im Test (2019)

Jährlich sterben auf Deutschlands Straßen aktuell etwas mehr als 3.200 Menschen bei Verkehrsunfällen. Eine der gefährlichsten Unfallarten ist dabei der Seitenaufprall – fast 700 Menschen kommen dabei ums Leben. Der Grund: Die seitliche Knautschzone ist beim Auto besonders kurz, die lebenswichtigen Organe im Brustkorb sind bei einem Seitencrash besonders in Gefahr. Häufig passiert so ein Crash bei riskanten Wendemanövern auf Landstraßen oder im Stadtverkehr. Autozulieferer ZF hat jetzt einen riesigen Außen-Airbag entwickelt, der künftig unmittelbar vor einem Unfall die seitliche Knautschzone des Autos deutlich vergrößern könnte. Die Unfallschwere soll sich in Bezug auf den besonders gefährdeten Thoraxbereich (Brustkorb) um bis zu 40 Prozent abmildern lassen. Dies könnte viele Leben retten.

Erkennen der richtigen Unfallsituation

Um den Seitenairbag sinnvoll und risikoarm zu nutzen, ist eine komplexe Technik notwendig. Schließlich muss der drohende Crash erkannt und ausgewertet werden – dann folgt die Entscheidung, ob es zu einer Airbag-Auslösung kommen darf und ob noch genug Zeit für die Auslösung bleibt. Diese Entscheidung muss innerhalb von 150 Millisekunden fallen. Der Airbag schützt den Bereich zwischen den Achsen. Erfolgt der Crash im vorderen oder hinteren Seitenbereich, unterbleibt ein Zünden des Airbags, da er keine Schutzwirkung entfalten könnte. Auch wenn sich ein Fußgänger oder Radfahrer im Explosionsbereich des Airbags befindet, unterbleibt ein Auslösen, um diese Verkehrsteilnehmer zu schützen. Motorräder erkennt die Sensorik ebenso – da diese bei einem Seitencrash die Fahrzeuginsassen nicht gefährden, löst hier der Airbag ebenfalls nicht aus.

Extrem komplexe Sensorik

Mit aktuell serienmäßig verfügbarer Sensorik ist die für das Seitenairbag-System notwendige Umfeldüberwachung nicht zu gewährleisten. Deshalb arbeiten die ZF-Ingenieure an einem System von kombinierten Sensoren, die 99,94 Prozent der Fahrzeugumgebung abdecken. Zum Einsatz kommen Kameras, deren Daten sich sehr gut zum Klassifizieren von Objekten eignen, die aber bei schlechtem Wetter nicht optimal arbeiten können. Hinzu kommen Radarsensoren. Deren elektromagnetische Wellen arbeiten deutlich wetterunabhängiger als Kameras, haben aber Probleme bei radarunempfindlichen Oberflächen. Als dritter Datenlieferant sind Lidar-Sensoren mit von der Partie. Diese laserbasierte Messmethode eignet sich bestens für die Überwachung der näheren Umgebung des Fahrzeugs, ist aber ebenfalls wetterabhängig.

Tesla-Chef Elon Musk kündigte kürzlich an, bei der Entwicklung von vollautonomen Fahrzeugen auf Lidar zu verzichten, da die Technik zu schwach und zu teuer sei. ZF betont, Lidar sei essentieller Bestandteil für die Erkennung eines drohenden Unfalls. Außerdem seien Lidar-Sensoren der nächsten Generation kleiner, ohne bewegliche Teile (solid state) und voraussichtlich erheblich günstiger. Lidar scheint also entgegen der Meinung von Elon Musk eine Zukunft zu haben: Autonomes Fahren bedeutet laut ZF nämlich vor allen Dingen Sicherheit – ohne die wären Roboterautos nicht akzeptabel. Die von ZF für das Seitenairbag-System entwickelte Sensorik könnte also auch gut als Basissensorik für autonomes Fahren dienen.

Noch platzraubende Rechentechnik

Die Auswertung der vielen anfallenden Daten in kürzester Zeit muss ein äußerst potentes Rechensystem vornehmen. Derart schnelle Rechentechnik gibt es schon, sie füllt aber beim aktuellen ZF-Versuchsfahrzeug, einem umgebauten Opel Insignia, den kompletten Kofferraum und Teile des Fonds. In der Serie muss die Rechentechnik so miniaturisiert sein, dass sie den Platz im Innen- und im Kofferraum nicht mehr beeinträchtig. Auch der große Airbag selbst hängt beim Test-Insignia noch außen unter dem Seitenschweller – bei der Verwirklichung in Serie müssen die Designer den auch im unaufgeblasenen Zustand voluminösen Plastiksack unauffällig unterbringen.

Großer Airbag mit modifizierter Technik

Der Außen-Seitenairbag an sich unterscheidet sich grundsätzlich nicht von seinen viel kleineren Airbag-Geschwistern in Fahrzeug-Innenräumen. Allerdings ist die Technik in vielen Details angepasst. So sind gleich drei Inflatoren für das Füllen des Airbags mit Luft zuständig. Dafür verwendet ZF Beifahrer-Airbag-Inflatoren, weil diese Airbags je zirka 100 Liter Luft fassen – in den externen Seitenairbag passen je nach Fahrzeug zwischen 280 und 400 Liter. Auch der Druck, den die Inflatoren aufbauen, ist beim äußeren Airbag deutlich höher: Während die Airbags im Fahrzeuginneren Gesicht und Oberkörper der Insassen relativ sanft abfangen, wölbt sich draußen ein harter zweilagiger Polyamid-Luftsack einem Baum oder stählernen Fahrzeug entgegen.

Test nach Fehlversuch erfolgreich

ZF hat sein neues Außen-Seitenairbagsystem bereits am Prototyp-Insignia vorgeführt: Zuerst ließen die Ingenieure ein nur aus einem leichten Gummi-Gerüst und einer Plane bestehenden Dummy-Auto in einer Kreuzungssituation den Insignia knapp verpassen. Erwartungsgemäß löste der Airbag nicht aus. Im zweiten Versuch knallt das Dummy-Auto in die Seite des Versuchsfahrzeugs – und der Airbag löst nicht aus. In so einem frühen Test- und Entwicklungsstadium ist auch das ganz normal. Dann zickt kurz das Dummy-Auto, indem es von der vorgesehenen Route abbiegt – beide Autos bewegen sich ohne Besatzung auf vorprogrammierten GPS-Strecken.

Im vierten Versuch klappt es dann: Der Insignia zieht mit 30 km/h seine Bahn, dass Dummy-Auto pirscht sich mit einer Geschwindigkeit von ebenfalls 30 km/h an die Kreuzung auf dem zum Versuchsgelände umfunktionierten Flugfeld. Millisekunden, bevor der Dummy ungebremst in die Seite des Insignia knallt, bläst sich explosionsartig der Airbag von der Größe einer Wohnzimmercouch-Rücklehne für 400 Millisekunden auf und schiebt sich zwischen die Fahrzeuge. In der Serie soll dies die Eindringtiefe des Unfallgegners in die Fahrzeugseite um bis zu 30 Prozent reduzieren. Den vollen Schutz entfaltet das System nur in Kombination mit den inneren Seitenairbags, die gleichzeitig mit dem Außenairbag zünden.