Airbag

Als Airbag (aus englisch air bag, wörtlich Luftsack),Aufprallkissen (kurz Prallkissen)oder SRS (Supplemental Restraint System, engl. für Ergänzendes Rückhaltesystem) wird in der Regel ein Teil des Insassenrückhaltesystems von Kraftfahrzeugen und Flugzeugen bezeichnet. Ein Airbag wird auch bei anderen Systemen wie dem Airbaglandesystem oder dem Lawinenairbag verwendet. Der Airbag im Kraftfahrzeug besteht aus einem Kunststoffsack, der sich bei einem Unfall innerhalb von 20 bis 50 Millisekunden mit einem lauten Knall zwischen dem Insassen und Teilen des Fahrzeuginnenraumes entfaltet. Dadurch wird verhindert, dass der Insasse gegen harte Teile des Innenraumes wie Lenkrad oder Armaturenbrett prallt. Das Airbagsystem wird nur durch starke negative Beschleunigungswerte ausgelöst, jenseits von Werten, wie sie alleine durch eine Vollbremsung erreicht werden. Fahrzeuge können mit einer Vielzahl von Airbags ausgerüstet sein. Je nach Fahrzeugverzögerung und Kollisionswinkel werden nur bestimmte Airbags ausgelöst.

In den Industriestaaten gehören Frontairbags, Seitenairbags und Kopfairbags meist zur Serienausstattung neuer Personenkraftwagen. Kleintransporter werden meist serienmäßig mit einem Fahrerairbag ausgestattet, während er bei schweren Nutzfahrzeugen vereinzelt gegen Aufpreis erhältlich ist.

Der Airbag ist kein Ersatz für den Sicherheitsgurt, sondern nur eine Ergänzung. Die Statistik zeigt, dass der Gurt weiterhin der Hauptlebensretter bei Autounfällen ist.

Funktionsweise

Sensorik

Airbags werden in der Regel von einem zentralen Airbagsteuergerät ausgelöst. Eine Ausnahme bilden einige Airbagsysteme in Kompaktwagen der frühen 1990er Jahre. Aus Kostengründen wurden hier Systeme mit einem in das Airbagmodul integrierten mechanischen Auslöser verwendet. Aufgrund der schwierigen Handhabung bei der Entsorgung und der nur sehr rudimentär möglichen Abstimmung der Auslösecharakteristik verschwanden diese Systeme nach kurzer Zeit wieder vom Markt. Bei heutigen Fahrzeugen besteht das Airbagsystem aus den Komponenten Airbagmodul, Airbagsteuergerät und Crashsensoren. Das Airbagmodul beinhaltet den eigentlichen Nylonsack und den Gasgenerator. Die Crashsensoren sind zum Teil im Steuergerät eingebaut, zum Teil als Satellitensensoren im Fahrzeug verteilt. Wichtigste Sensoren für die Auslösung sind die Beschleunigungssensoren. Um Fehlauslösungen zu vermeiden, sind immer mindestens zwei Beschleunigungssensoren eingebaut. Nur wenn beide unabhängig voneinander eine entsprechende Verzögerung melden, wird der Airbag ausgelöst. Für die Erkennung von Seitenkollisionen werden oft Drucksensoren eingesetzt. Bei einer Seitenkollision melden diese Sensoren einen raschen Druckanstieg innerhalb der Tür, noch bevor eine größere Beschleunigung auf das Fahrzeug wirkt. Dadurch können Seitenkollisionen frühzeitig erkannt werden. Daneben wird eine Vielzahl von weiteren Sensoren eingesetzt, wie Sitzbelegungserkennungen auf dem Beifahrersitz, Sitzpositionssensoren im Fahrersitz sowie Kontaktschalter in den Gurtschlössern. Das Steuergerät gleicht die Sensordaten ständig mit gespeicherten Werten ab. Aufgrund der Daten der Sensoren entscheidet das Steuergerät, ob ausgelöst wird, und welche Airbags und Gurtstraffer aktiviert werden müssen. Das Steuergerät verfügt über interne Kondensatoren und ist somit kurzfristig auch ohne externe Stromquelle voll arbeitsfähig, um bei einem Unfall die Airbags selbst dann noch auslösen zu können, wenn es im laufenden Unfallgeschehen bereits zu einer Trennung von der Fahrzeugbatterie gekommen sein sollte.

Gasgenerator

Gasgeneratoren stellen das Gas zum Befüllen des Airbags bereit. Zur Reduzierung der Airbagaggressivität werden seit einigen Jahren für Frontairbags zweistufige Gasgeneratoren eingesetzt. Dabei beinhaltet die erste Stufe meist etwa 70 Prozent der Treibladung. Aufgrund von Fahrzeugverzögerung, Sitzeinstellung und evtl. noch weiteren Parametern werden beide Stufen gleichzeitig oder zeitversetzt gezündet. Wird die zweite Stufe zeitversetzt gezündet, reduziert sich der Airbagdruck und damit auch seine Aggressivität.

Pyrotechnische Gasgeneratoren

Der Gasgenerator besteht aus einer Anzündeeinheit und dem Festtreibstoff. Durch einen Stromimpuls des Steuergerätes wird die Anzündeeinheit aktiviert. Diese entzündet den Festtreibstoff, der meist in Tablettenform vorliegt. Das dabei entstehende heiße Gas (≈ 1350 °C) strömt durch einen Metallfilter aus dem Gasgenerator in den Airbag. Der Filter ist notwendig, um größere Partikel in der Brennkammer zurückzuhalten. Diese würden ansonsten den Airbag beschädigen. Durch die Expansion beträgt die Temperatur des in den Luftsack strömenden Gases nur noch rund 150 °C. Seit Anfang der neunziger Jahre wird versucht, das toxische Natriumazid als Treibstoff durch umweltfreundlichere Sprengstoffe zu ersetzen. Dafür bieten sich drei Alternativen an: Stickstoffreiche organische Verbindungen (z.B. 5-Aminotetrazol) in Kombination mit anorganischen Oxidationsmitteln (wie etwa den Alkali- oder Erdalkalinitraten), Cellulosenitrat in Kombination mit Nitratestern von Polyolen (z.B. Nitroglycerin) oder sauerstoffreichen, stickstofffreien organischen Verbindungen (z.B. Zitronensäure) in Kombination mit Chloraten oder Perchloraten.[27]

Kaltgasgeneratoren

Der Gasgenerator besteht aus einem Gasspeicher und einem Aktivator. Im Gasspeicher wird ein Gas, meist eine Helium-Argon-Mischung, unter Hochdruck gespeichert. Beim Auslösen des Airbags zerstört ein Sprengsatz eine Membran und das kalte Gas strömt in den Luftsack. Anwendung finden diese Systeme vor allem bei seitlichen Vorhangairbags, da hier eine geringere Füllgastemperatur erreicht werden muss, um die Standzeit zu verlängern.

Hybridgasgeneratoren

Hybridgasgeneratoren stellen eine Verbindung aus pyrotechnischem Generator und einem Kaltgasgenerator dar. Sie enthalten also sowohl eine pyrotechnische Ladung zur Gaserzeugung als auch einen Druckspeicher mit vorgespanntem Gas.

Frontairbags

Schnittmodell eines Fahrerairbags. Sichtbar sind der Gasgenerator und der gefaltete Airbag

Die Frontairbags werden etwa 15 ms nach dem Aufprallbeginn gezündet. Bereits nach 50 ms sind die Airbags voll entfaltet. Unmittelbar danach tauchen die Insassen mit Kopf und Brust in die vollständig gefüllten Airbags ein und drücken die Luft über Löcher auf der Rückseite des Airbags wieder hinaus. Nach 150 ms sind die Airbags wieder vollständig entleert. Die Schutzwirkung beruht darauf, dass der Kopf abgestützt wird und eine gleichmäßige Lastverteilung auf den Brustkorb erzielt wird. Ohne Airbag würde der Kopf des Fahrers weit nach vorne geschleudert, die Halswirbelsäule überdehnt und der Kopf schließlich auf das Lenkrad bzw. das Armaturenbrett aufschlagen.

Phasenfotos eines öffnenden Airbags
Phasenfoto1
Phasenfoto2
Phasenfoto3

Im Geltungsbereich der ECE-Regelung sind Frontairbags immer als zusätzliches Rückhaltesystem (SRS) ausgelegt. In den USA (FMVSS) müssen sie jedoch auch dafür ausgelegt sein, schwere Verletzungen bei nicht angeschnallten Insassen zu verhindern. Gleichzeitig bestehen in den USA scharfe Vorschriften bezüglich der Begrenzung der Airbagaggressivität gegenüber sehr kleinen Insassen und sogenannten Out-Of-Position-Fällen (OOP). Vor diesem Hintergrund werden in den USA heutzutage adaptive Frontairbags eingesetzt, deren Auslösestärke je nach Aufprallstärke oder Größe der Insassen variiert werden kann.

Fahrerairbag

Das Airbagmodul befindet sich in der Mitte des Lenkrades. Das Airbagvolumen bei heutigen Fahrzeugen beträgt 45 bis 60 Liter.

Beifahrerairbag

Das Airbagmodul ist normalerweise im Armaturenbrett, meist oberhalb des Handschuhfaches integriert. Eine Ausnahme bildet der Citroën C4 Cactus, bei dem das Airbagmodul im Dach verbaut ist.[28] Das Airbagvolumen bei heutigen Fahrzeugen beträgt 80 bis 120 Liter. Der Beifahrerairbag lässt sich in vielen Fahrzeugen manuell oder automatisch deaktivieren, da er für Babys in rückwärts gerichteten Kindersitzen (Reboard-Systeme) eine Gefahr darstellt.

Seitenairbag

Kennzeichnung eines Airbags im Sitz

Sie entfalten sich innerhalb von 20 ms zwischen Sitz und Türverkleidung und sollen das Verletzungsrisiko für den Oberkörper reduzieren, indem sie den Insassen großflächig am Brustkorb und Becken abstützen und den Bauchbereich entlasten.

Seitenairbags in der Türverkleidung

Thorax-Airbags in der Türverkleidung werden heute nicht mehr verwendet. Dieser Airbagtyp ist heute in den Sitz integriert.

Seitenairbag im Sitz

Seitenairbag im Sitz

Können als reine Thorax-, als Thorax-/Becken- und sogar als Thorax-/Becken-/Kopf-Airbag ausgeführt sein. Seitenairbags für die vorderen Sitze (Fahrersitz und Beifahrersitz) gehören durch die Anforderungen des EuroNCAP-Crashtests in der Regel zur Standard-Serienausstattung. Seitenairbags für die weiteren Sitzreihen sind in der Regel keine Serienausstattung, teilweise aber als Sonderausstattung erhältlich.

Es können auch mehrere getrennte Airbags im Sitz verbaut sein. So verwendet Mercedes seit 2009 in einigen Fahrzeugen zwei Seitenairbags pro Sitz, einen auf Höhe des Brustkorbs und einen auf Höhe des Beckens. Mercedes bezeichnet diesen Airbag selbst als Pelvisbag. Bei allen in den Sitz integrierten Airbagsystemen, gleich welcher Art, dürfen nur dafür zugelassene Schonbezüge verwendet werden. Sie weisen im Bereich der Airbags eine Reißnaht auf und behindern diesen somit nicht bei seinem Entfaltungsvorgang.

Kopfairbags

Kopf- und Seitenairbag

Kopfairbags sollen eine Berührung mit Seitenscheibe, B-Säule oder eindringenden Gegenständen verhindern und den Kopf großflächig abstützen, um eine seitliche Überstreckung der Halswirbelsäule zu vermeiden. Sie werden bei einer Seitenkollision aktiviert. Je nach Hersteller werden sie auch bei Überschlägen und schweren Frontalkollisionen aktiviert.

Vorhangairbag

Er entfaltet sich entlang der seitlichen Fensterfront und deckt die gesamten Scheibenbereiche ab. Sie bleiben für rund 5 Sekunden aufgeblasen und schützen somit auch bei Überschlägen oder Mehrfachkollisionen. Bei Cabrios kann der Kopfairbag nicht im Dach eingebaut werden. Deswegen wird der Kopfairbag bei einigen Cabrios in die Türverkleidung integriert.

Kopfairbag im Sitz

Dieses System wird häufig bei Cabrios sowie in preisgünstigen Fahrzeugen eingesetzt. Es bietet allerdings keinen Schutz bei Mehrfachkollisionen und nur einen geringen Schutz bei Überschlägen. Sie werden meist als kombinierter Thorax-/Kopfairbag verwendet, Peugeot verwendet ihn aber im Peugeot 308 CC auch als Einzelairbag.

Weitere Airbagsysteme

Knieairbags

Knieairbag bei Toyota Tundra

Knieairbags befinden sich im unteren Teil des Armaturenbrettes. Sie sollen sowohl ein Aufschlagen der Schienbeine auf das Armaturenbrett als auch das Durchrutschen des Passagiers unter dem Sicherheitsgurt verhindern, indem sie diesen abstützen. Knieairbags sind meistens nur für den Fahrer eingebaut, selten auch für den Beifahrer.

Sitzpolsterairbag

Sitzpolsterairbags (auch Anti-Submarining-Airbag oder Anti-Sliding-Airbag) befinden sich im vorderen Teil der Sitzflächen der Vordersitze. Sie sollen ein Durchrutschen unter dem Gurt verhindern. Bei einigen Fahrzeugen befindet sich der Airbag nur im Beifahrersitz, bei anderen in beiden Vordersitzen.

Rücksitzairbag

2009 wurde auf dem japanischen Markt ein Rücksitzairbag in Serie eingeführt. Das Luftpolster befindet sich in einer großen Mittelkonsole zwischen den beiden Fondsitzen und bläht sich zwischen den beiden Fondpassagieren auf. Erhältlich im Toyota Crown Majesta.[29]

Heckairbag

Der Heckairbag befindet sich im Dachraum vor dem hinteren Fenster. Er ist als Vorhangairbag ausgeführt und entfaltet sich zwischen Kopfstützen und Heckscheibe. Er soll das Verletzungsrisiko der Fondpassagiere bei einem Heckaufprall mindern. Der Toyota iQ ist im Moment (2014) das einzige angebotene Fahrzeug mit einem Heckairbag.

Gurtairbag

Airbag in einem Airbus A330

Flugzeug

Der Airbag befindet sich im Gurtband des Becken- oder Schultergurtes. Bei einem Unfall schießt er von dort aus nach oben und befindet sich im ausgelösten Zustand direkt vor der Brust und dem Kopf des Insassen. Dadurch wird der Aufprall auf Cockpit bzw. Vordersitze vermieden. Er findet Anwendung in Kleinflugzeugen zur Unterstützung des Drei- oder Vierpunktsicherheitsgurtes sowie in großen Verkehrsmaschinen Anwendung in Kombination mit Zweipunktgurten.[30]

Gurtsystem mit einem im Gurtband integrierten Airbag

Kraftfahrzeug

Es handelt sich um einen aufblasbaren Sicherheitsgurt (inflatable seatbelt). Bei einem Unfall wird er im Bereich der Brust des Insassen aufgeblasen. Hierdurch kann eine größere und gleichmäßigere Kraftverteilung auf die Brust des Insassen erreicht werden als durch einen normalen Gurt, was die Gefahr von Verletzungen reduziert.[31][32]

Fußgängerairbag

Dieser Airbag entfaltet sich bei einer Kollision mit einem Fußgänger über Teile der Außenhaut eines Autos, wie z.B. das untere Drittel der Windschutzscheibe und die A-Säulen. Er wird im Moment (2014) nur im Volvo V40 (2012) eingesetzt.

Motorradjacke mit Airbag

Als Teil der Schutzausstattung von Motorradfahrern werden Motorradjacken mit Airbag angeboten. Der Airbag wird in diesem Fall mechanisch über eine Reissleine ausgelöst.

Motorradairbag

Motorradairbag
  • Zum ersten serienmäßigen Motorradairbag siehe: Honda Gold Wing (Abschnitt: Motorradairbag).
  • Zum ersten serienmäßigen Airbag-System am Fahrer siehe: Ducati Multistrada 1200 (Abschnitt: Airbag-System am Fahrer).

Fahrradfahrerairbag

Der Airbag wird wie ein Schal um den Hals gelegt und reagiert beim Sturz durch Sensoren. Er umschließt nach weniger als einer Sekunde den Kopf und schützt ihn so vor dem Aufprall. Er übt aber selbst einen größeren Druck auf den Kopf aus.[33] Es gibt ihn in unterschiedlichen Designs im Fachhandel.[34]

Rechtsvorschriften

Grundsätzlich haben Automobilhersteller in der Vergangenheit den Wechsel von Airbag-Einheiten nach bestimmten Zeiträumen empfohlen, um die Funktionsfähigkeit zu sichern, im Allgemeinen nach etwa zehn Jahren. Inzwischen ist jedoch herstellerseitig eine Ausweitung dieser Intervalle zu beobachten. Eine gesetzliche Pflicht, abgelaufene Airbags zu ersetzen, besteht nicht.

Deutschland

Airbags und Gurtstraffer sind pyrotechnische Gegenstände der Kategorie P1. Nach § 4 der 1. Verordnung zum Sprengstoffgesetz der Ein- und Ausbau sowie der Vertrieb nur Personen mit mindestens eingeschränkter Fachkunde (6-stündiger Lehrgang) im Rahmen einer gewerblichen Tätigkeit erlaubt. Dies gilt auch für das Vernichten von Airbag- oder Gurtstraffereinheiten, wenn diese in einem Fahrzeug fest eingebaut sind.

Der Handel mit gebrauchten Airbags z.B. im Zuge der Autoverwertung ist nicht erlaubt. Laut Altfahrzeug-Verordnung sind Airbags aus Altfahrzeugen ausschließlich von dafür berechtigten Personen zu vernichten.

Die Lagerung von Airbags hat gemäß der Sprengstofflagerrichtlinie 240 „Lagerung von Airbag- und Gurtstraffer-Einheiten“ zu erfolgen.[35] Danach darf bei Lagerung in Arbeitsräumen eine maximale Explosivstoff-Netto-Höchstmasse von 10 kg nicht überschritten werden. Bei Lagerung in Lagerräumen oder bei ortsbeweglicher Lagerung ist eine Explosivstoff-Netto-Höchstmasse von maximal 100 kg zulässig. Die Lagerung darf grundsätzlich nur in gewerblich genutzten Räumen erfolgen.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Airbag

Einzelnachweise

  1. Hochspringen AirbagDuden, Bibliographisches Institut; 2016
  2. Hochspringen PrallkissenDuden, Bibliographisches Institut; 2016
  3. Hochspringen nach:a b Studie „Unfallverletzungen in Fahrzeugen mit Airbag“, erstellt vom ADAC/GDV/IFM, veröffentlicht von der Bundesanstalt für Straßenwesen (PDF; 2,4 MB)
  4. Hochspringen Über Kraftfahrzeuge mit innerem Bremsweg. In: Kraftfahrzeugtechnik 2/1960, S. 52–54. und 11/1960, S. 453–457.
  5. Hochspringen Key Advanced Air Bag Legislative History. Abgerufen am 19.Februar 2014
  6. Hochspringen Prospect von Oldsmobile zum ACRS. Abgerufen am 20. Februar 2014
  7. Hochspringen 1974-1976 Cadillac, Buick, and Oldsmobile Air Cushion Restraint System (ACRS). Abgerufen am 19. Februar 2014
  8. Hochspringen General Motors 1973-1974-1975-1976 ‚ACRS‘ air bag history (englisch; abgerufen am 19. Februar 2014)
  9. Hochspringen Standard No. 208; Occupant crash protection. Abgerufen am 19.Februar 2014
  10. Hochspringen Weltpremiere für die Sicherheit: Airbag in der S-Klasse der Baureihe W 126. Abgerufen am 19.Februar 2014
  11. Hochspringen Airbags im Flugzeug. Abgerufen am 20.Februar 2014
  12. Hochspringen Crashversuch VW Polo mit und ohne Frontairbags
  13. Hochspringen ADAC Test Multikollisionsbremse
  14. Hochspringen Untersuchung zu Schalldruckbelastungen von PKW-Insassen durch Airbags
  15. Hochspringen John B. Sullivan, Jr. Gary R Krieger: Clinical Environmental Health and Toxic Exposures.
  16. Hochspringen Tests on Airbags: Analyses of Gases, Dusts, Structures and Squibs
  17. Hochspringen K. B. Gross, A. H. Haidar, M. A. Basha, T. L. Chan, C. J. Gwizdala, R. G. Wooley, J. Popovich, C. J. Cwizdala: Acute pulmonary response of asthmatics to aerosols and gases generated by airbag deployment. In: American journal of respiratory and critical care medicine. Band 150, Nummer 2, August 1994, S. 408–414, doi:10.1164/ajrccm.150.2.8049823, PMID 8049823.
  18. Hochspringen Technische Schulung General Motors (PDF; 806 kB)
  19. Hochspringen Tests on Airbags: Analyses of Gases, Dusts, Structures and Squibs
  20. Hochspringen Sekundär beschleunigte Fremdkörper als Gefahrenquelle bei Airbagauslösung
  21. Hochspringen Tips des ADAC zum richtigen Sichern von Fahrzeuginsassen (PDF; 2,7 MB)
  22. Hochspringen National Highway Traffic Safety Administration Airbag Fatalities (PDF; 3,1 MB)
  23. Hochspringen smh/dpa: Defekte Takata-Airbags: Autobauern droht in den USA erneuter Massenrückruf. Spiegel Online, 19. November 2014, abgerufen am 20. November 2014.
  24. Hochspringen Neil Gough, Jonathan Soble und Hiroko Tabuchi: Defective Takata Airbag Grows Into Global Problem for Manufacturer. New York Times, 18. November 2014, abgerufen am 20. November 2014 (englisch).
  25. Hochspringen Hiroko Tabuchi: Takata’s Switch to Cheaper Airbag Propellant Is at Center of Crisis. New York Times, 19. November 2014, abgerufen am 20. November 2014 (englisch).
  26. Hochspringen Rekordrückruf wegen Airbag-Defekt. Tagesschau, 19. Mai 2015, abgerufen am 20. Mai 2015.
  27. Hochspringen Rudolf Meyer u.a.: „Explosives“, Wiley, 2007, Seite 19–20
  28. Hochspringen http://www.n-tv.de/auto/Citroen-schlaegt-ein-neues-Kapitel-auf-article12223171.html
  29. Hochspringen Toyota Crown Majesta: So viele Airbags wie noch nie
  30. Hochspringen http://www.amsafe.com/products-services/general-aviation/seatbelt-airbags/
  31. Hochspringen http://www.technische-hilfeleistung.info/2011/03/11/neues-sicherheitsfeature-fuer-fahrzeuge-der-gurtairbag/
  32. Hochspringen http://www.ford.com/suvs/explorer/features/#page=Feature15
  33. Hochspringen Stunt mit dem Fahrrad-Airbag
  34. Hochspringen „Airbag für Radler“, BlickPunkt vom 4. April 2015, S. 7
  35. Hochspringen http://www.arbeitssicherheit.de/de/html/library/law/213241%2C2%2C19970901