Airbag: Schutz für Autofahrer
Eine der wesentlichen technischen Entwicklungen der letzten Jahre zur Verbesserung der Sicherheit der Pkw-Fahrzeuginsassen sind Airbagsysteme. Da derartige Anlagen ihre Schutzwirkung bei einem Aufprall des Fahrzeugs automatisch, also ohne Aufforderung durch den Fahrer, bereitstellen, zählen sie zu den passiven Sicherheitssystemen.
Pyrotechnischer Treibsatz
Der Wirkungsmechanismus des Airbags besteht darin, dass bei einer Fahrzeugkollision ein pyrotechnischer (feuerwerkstechnischer) Treibstoff gezündet wird, der in Sekundenbruchteilen einen Luftsack (Airbag) aufbläst. Dadurch ist der Airbag schon gefüllt, bevor Fahrer und Beifahrer den Sack berühren. Beim Aufprall des Insassen wird die Bewegungsenergie des Körpers aufgenommen und die zu schützende Person »weich« aufgefangen, wobei sich der Airbag teilweise wieder entleert. Je nach Anordnung werden Frontairbag- und Seitenairbagsysteme eingesetzt.
Frontairbagsysteme verhindern den Kontakt der Fahrzeuginsassen mit dem Lenkrad und dem Armaturenbrett bei Aufprallgeschwindigkeiten unter 60 km/h und schützen damit vor Brust- und Kopfverletzungen. Für Fahrer und Beifahrer wird jeweils ein Airbag verwendet: Der Fahrerairbag verbirgt sich im Lenkrad, derjenige für den Beifahrer im Armaturenbrett oder Handschuhfach.Die Aktivierung der Airbags erfolgt durch einen Aufprallsensor, der wiederum mit einem elektronischen Auslösegerät verbunden ist. Normalerweise ist in diese Steuerungselektronik auch ein Gurtstraffer integriert, der den Sicherheitsgurt im Falle einer Kollision auf die Gurtrolle aufwickelt und damit stramm zieht. Eine derartige Verbindung von Airbag und Gurtstraffer nennt man auch kombiniertes Insassen-Sicherheitssystem.
Aufprallsensor
Der Aufprallsensor erfasst die bei einer Kollision auftretende Verzögerung durch ein oder zwei Beschleunigungsmesser und gibt bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes (Airbag: ca. 25 km/h, Gurtstraffer: etwa 15 km/h) den Befehl zur Auslösung des Sicherheitssystems, bestehend aus Airbag und Gurtstraffer. Der Beschleunigungsmesser beinhaltet im Wesentlichen ein Feder-Masse-System, wobei die Masse bei einer Kollision zur Verbiegung der Feder führt. Dadurch ändern die auf die Feder aufgetragenen Dehnungsmessstreifen ihren elektrischen Widerstand und entsprechend auch die Stärke des durchfließenden Stromes. Diese Änderung wird laufend gemessen. Je nach Aufprallverzögerung und den dadurch erzeugten Widerstand wird ein Impuls zum Aufblasen des Airbags gegeben.
Zündpille
Der Treibstoff des Airbags wird durch Erwärmen einer Zündpille gezündet. Die anschließende Füllung des Airbags mit Stickstoff erfolgt beim Fahrerairbag in ca. 30 Millisekunden. Beim Beifahrerairbag sind etwa 50 Millisekunden vorgesehen, da der Abstand zwischen Beifahrer und dem im Armaturenbrett untergebrachten Airbag größer ist als derjenige zwischen Fahrer und Lenkradairbag. Wichtig für die Schutzwirkung ist die exakte Abstimmung der Airbagauslösung mit dem Aufprallzeitpunkt der Insassen auf den Airbag. Ein optimaler Schutz ergibt sich erst dann, wenn der Körper genau im Augenblick der größten Airbagfüllung auftrifft, also kurz vor dem auch ohne Berührung erfolgenden Entleeren und Zusammenfallen des Luftkissens. Bei mehrfachen Stößen kann ein Airbag keinen Schutz bieten, da er lediglich einmal ausgelöst werden kann.
Schutz des Brustkorbs
Seitenairbags sind eine Weiterentwicklung der Frontairbags und sollen beim Seitenaufprall die Gefahr von Verletzungen reduzieren. Dazu sind in der Tür oder der Sitzlehne, zum Kopfschutz aber auch entlang dem Dachausschnitt, Airbags eingebaut, die aufgrund der nicht vorhandenen Knautschzone in diesem Bereich extrem schnell in nur etwa 10 Millisekunden aufgeblasen werden müssen. Das vom Fahrzeughersteller Volvo eingesetzte System verwendet Fühler mit Aufschlagzündern (»percussion cups«) ohne eigene Diagnoselogik. Die Seitenairbags befinden sich in den Sitzlehnen und werden nach vorne aufgeblasen. Im Allgemeinen werden Seitenairbags heute nur auf Wunsch eingebaut, sodass diese Systeme unabhängig von vorhandenen Steuersystemen, z.B. für die Frontairbags, arbeiten.
Pflicht in den USA
Airbags waren bis Ende der 1980er-Jahre durch ihre aufwendige Konstruktion mit komplexer Elektronik nur gegen Aufpreis und in Fahrzeugen der Oberklasse zu erhalten. Inzwischen haben auch kleinere Fahrzeuge entsprechende Sicherheitssysteme. Da Airbags, insbesondere Frontsysteme, auch Insassen ohne angelegte Sicherheitsgurte schützen, sind sie in den USA seit 1993 in PKW sowohl auf der Fahrer- als auch auf der Beifahrerseite gesetzlich vorgeschrieben.