Kopf-Airbags

Wieder erschlaffter Fahrerairbag unmittelbar nach einem Unfall in einem Seat Ibiza

Ein Airbag oder SRS (Supplemental Restraint System) ist Teil des Insassenrückhaltesystem von Kraftfahrzeugen. Bei einem Unfall wird er in typischerweise 10 bis 40 Millisekunden von einem Gasgenerator aufgeblasen und verhindert oder dämpft den Aufprall des Insassen auf harte Fahrzeugteile. Er verringert dabei in erster Linie die Gefahr von Kopf und Brustkorbverletzungen. Abgestimmt auf die zu schützende Körperregion und den Unfalltyp werden unterschiedliche Airbagsysteme eingebaut und von einem zentralen, fahrzeugeigenen Airbagsteuergerät ausgelöst.

Frontairbags und meist auch Seitenairbags für Fahrer und Beifahrer gehören inzwischen zur Standardausstattung neuer PKW, Knieairbags und Kopfairbags setzten sich zunehmend durch. Beifahrerairbags lassen sich in vielen Fahrzeugen manuell deaktivieren, da sie für Babys in rückwärtsgerichteten Kindersitzen eine Gefahr darstellen.

Inhaltsverzeichnis

Typen von Airbags

Fahrerairbag

Ein Fahrerairbag ist im Lenkrad integriert, und verhindert, dass Kopf oder Brust des Fahrers bei einem Frontalaufprall auf das Lenkrad aufschlagen. Der Fahrerairbag hat von allen Airbags das höchste Schutzpotenzial.

Beifahrerairbag

Ein Beifahrerairbag ist im Armaturenbrett integriert und verhindert das Aufschlagen des Kopfes auf das Armaturenbrett bei einem Frontalaufprall.

Seitenairbag

Kopf- und Seitenairbag

Seitenairbags sind je nach Fahrzeug im Sitz oder in der Türverkleidung integriert. Sie entfalten sich zwischen Sitz und Türverkleidung und sollen so das Verletzungsrisiko für den Brustkorb bei Seitenkollisionen reduzieren. Sie sind meistens nur für die vorderen Insassen vorhanden, selten auch für die Fondpassagiere. Bei Fahrzeugen, bei denen keine speziellen Kopfairbags eingebaut werden können (z.B. Cabrios), ist der Seitenairbags so ausgeführt, dass er bis zum Kopf der Insassen hochreicht, damit auch dieser vor Verletzungen geschützt ist. Um ein möglichst frühzeitiges Auslösen der Seitenairbags zu gewährleisten, werden meistens neben Beschleunigungssensoren zusätzlich spezielle Drucksensoren verwendet. Ist der Airbag in den Sitz integriert, dürfen nur spezielle Schonbezüge verwendet werden.

Kopfairbags

Kopfairbags (auch Vorhangairbag oder Windowairbag) sind im Dachrahmen integriert. Angefangen bei der A-Säule bis zur C- oder D-Säule und in den Fahrzeughimmel integriert, können sie sich entlang der seitlichen Fensterfront entfalten. Kopfairbags schützen den Kopf bei einem Seitenaufprall oder Überschlag des Fahrzeuges.

Knieairbags

Knieairbags befinden sich im unteren Teil des Armaturenbrettes. Sie sollen sowohl ein Aufschlagen der Schienbeine auf das Armaturenbrett, als auch das Durchrutschen unter dem Sicherheitsgurt verhindern. 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.

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 bisher das einzige in Deutschland angebotene Fahrzeug mit einem Heckairbag.

Motorradairbag

Motorradairbag

Nach 15-jähriger Entwicklungsarbeit brachte Honda im September 2006 den ersten serienmäßigen Motorradairbag in der Gold Wing 1800 auf den Markt.

Das V-förmige Airbagmodul sitzt vor dem Fahrer und fasst 150 Liter. Ausgelöst wird es über ein elektronisches System mit vier Sensoren in der Vordergabel, die Änderungen im Beschleunigungs- und Bremsverhalten registrieren. Fünfzehn Hundertstel Sekunden nach Erkennung des Aufpralls wird die kinetische Energie des nach vorne geschleuderten Fahrers von dem fest mit dem Motorrad verbundenen Airbag aufgefangen (getestet bei 72 km/h vom deutschen ADAC).


Geschichte

Aufgrund weltweit stark steigender Unfallzahlen in den 1960er Jahren begann man 1967 bei Mercedes-Benz mit der Entwicklung von Airbags. Etwa zur gleichen Zeit verkündete US-Präsident Lyndon B. Johnson, ebenfalls aufgrund stark erhöhter Unfallzahlen, man würde zukünftig keine unsicheren Fahrzeuge mehr dulden. Das neu gegründete Verkehrsministerium der Vereinigten Staaten forderte 1969 in einem verabschiedeten Gesetzepaket, automatische Insassen-Schutzsysteme bis zum 1. Januar 1973 für Neuwagen verbindlich vorzuschreiben. Aufgrund von Problemen bei der Umsetzung des Airbags in den Praxisbetrieb wurde die Frist später auf den 1. Januar 1976 verschoben. Erst im September 1993 wurde der Airbag in den USA Pflicht, nachdem er in Europa Anfang der 80er Jahre zur Serienreife gebracht wurde.

In der Automobilproduktion wurde von General Motors der erste Airbag, das Air Cushion Restraint System (ACRS), 1974 für den Oldsmobile Toronado, Oldsmobile 88, Oldsmobile 98, Buick Electra, Buick LeSabre, Buick Riviera und die meisten Cadillac eingeführt. Nachdem es aufgrund technischer Unzulänglichkeiten mit diesem druckluftbetriebenen System zu tödlichen Unfällen gekommen war, zog man ACRS vom Markt zurück. Die Entwicklung eines praxistauglichen Airbags wurde als unmöglich angesehen.

Mercedes-Benz begann 1967 mit der Arbeit an praxistauglichen Airbags. Die Sensorik musste ebenso neu entwickelt werden, wie die Technik der Gaserzeugung und das Gewebe des eigentlichen Airbags. Erste Versuche setzten auf Pressluft und Frigen, um den Airbag zu füllen. Doch als beste technische Lösung erwies sich ein textiler Beutel, der bei einem Unfall durch eine pyrotechnische Treibladung in wenigen Millisekunden aufgebläht werden kann, um den Fahrer sanft abzufangen. 1971 erhielt Mercedes-Benz das Patent DE 2152902 C2 auf den Airbag. Bis zur Serienreife musste das Rückhaltesystem noch in vielen Details verbessert und getestet werden. Bei mehr als 250 Unfallversuchen mit kompletten Fahrzeugen, mehr als 2.500 Tests mit dem Schlitten und tausenden Versuchen mit einzelnen Teilen bewies der Airbag seine zuverlässige Funktion. Gleichzeitig stellte ein Langzeitversuch mit 600 Testfahrzeugen auf der Straße und im Gelände sicher, dass der Gassack nicht im normalen Fahrbetrieb auslöst. Erstes deutsches Auto mit einem Airbag war 1980 der Mercedes-Benz W126 (S-Klasse). Die Kombination aus Fahrer-Airbag und Beifahrer-Gurtstraffer war ab Juli 1981 zunächst ausschließlich in der Baureihe 126 erhältlich und kostete als Sonderausstattung für Limousine und Coupé 1.525,50 Mark (umgerechnet rund 780 Euro). Dieses System produzierte die Aschaffenburger Firma Petri für Mercedes-Benz. Im ersten Jahr entschieden sich 2.636 Käufer der S-Klasse für dieses neue Sicherheitsmerkmal.

Anfangs wurden die meisten Fahrzeuge lediglich mit einem Fahrer-Airbag im Lenkrad ausgerüstet. Seit den späten 1980ern werden zunehmend auch Airbags für Beifahrer von den Herstellern angeboten. Hier ist zunächst die Firma Porsche zu nennen, die ihr Modell 944 ab Ende 1985 in den USA serienmäßig mit Fahrer- und Beifahrerairbag anbot. Auf besonderen Kundenwunsch stattete die Daimler-Benz AG in der ersten Hälfte der 80er Jahre die Baureihe W123 mit weltweit ersten pyrotechnischen Beifahrerairbags (in Verbindung mit dem Fahrerairbag) aus. Offiziell wurde der Beifahrerairbag dann 1985 in der Baureihe Mercedes S-Klasse W126 optional angeboten und kurze Zeit darauf auch in der Mittelklasse-Baureihe W124. Alle damaligen Systeme hatten eins gemein - das Handschuhfach wurde für diese moderne Technik geopfert. In der Mitte der 1990er Jahre wurden dann auch die ersten Seitenairbagsysteme angeboten, die sich zwischen Insassen und den Türen schützend aufblähten. Hier war Volvo 1995 Vorreiter mit einem in den Sitz integrierten System (SIPS). Der Einsatz weiterer Airbagssysteme ließ nicht lange auf sich warten:

1997 Kopfairbags für die vorderen Insassen im BMW 5er

1998 Kopfairbags für die Fondpassagiere im Volvo S80

2001 Knieairbags im US-Modell des BMW 7er

2002 Sitzpolsterairbags im Renault Megane

2009 Heckairbag im Toyota iQ

Heutige Autos sind darüber hinaus mit so genannten Gurtstraffern ausgerüstet, die zum Zeitpunkt der Auslösung durch das Steuergerät die Gurtlose des Insassen reduzieren und ihn somit besser an das Fahrzeug anbinden, d.h. an seiner Verzögerung teilhaben lassen. Des Weiteren kommen in neueren Fahrzeugen in der Regel Gurtkraftbegrenzer zum Einsatz, die den Insassen bei Erreichen einer bestimmten Kraft nach vorne gleiten lassen, so dass in Abstimmung mit dem Airbag eine optimale Rückhaltewirkung erreicht werden kann.

Ein Airbag wird somit nie als alleiniges Bauteil ausgelegt (zumindest im ECE-Gesetzesbereich), sondern immer in Abstimmung auf das Fahrzeug und das hierin eingesetzte Gurtsystem. Dies zusammen ergibt das so genannte Rückhaltesystem.

In den USA (FMVSS) muss der Airbag jedoch zusätzlich dafür ausgelegt sein, schwere Verletzungen auch bei nicht angeschnallten Insassen zu verhindern, was die Konstruktion des Rückhaltesystems zusätzlich erschwert.

Rückhaltesysteme im ECE-Bereich bieten nur bei angeschnallten Insassen optimale Rückhalt, Systeme im Bereich der US-(FMVSS)-Gesetzgebung sind hingegen nur bei nicht angeschnallten Insassen wirksamer, bei angeschnallten Insassen aber nicht optimal.

Funktionsweise

Steuerelektronik

Nachdem das zentrale Airbagsteuergerät auf der Basis von Daten der so genannten Crashsensoren (i. d. R. Daten der Beschleunigungssensoren und bei Seitenkollisionen auch der Drucksensoren) einen für die Insassen gefährlichen Unfall erkannt hat, erfolgt eine Airbagauslösung.

Um ein unbeabsichtiges Auslösen der Airbags zu vermeiden, müssen mindestens zwei Crashsensoren gleichzeitig und von einander unabhängig einen Aufprall melden.

Jaguar führte mit dem XK 1996 A.R.T.S. (Adaptive Restraint Technology System) ein. Dieses System registriert mittels Sensoren die Wucht eines Aufpralls, die Position des Fahrers, und ob dieser den Sicherheitsgurt angelegt hat. Gleichzeitig stellt eine Sitzbelegungserkennung mit Hilfe von Ultraschall fest, ob der Beifahrersitz belegt ist, und ermittelt Position und Statur des Beifahrers. Anhand dieser Informationen entscheidet das A.R.T.S System, ob und mit welcher Kraft die Front-Airbags bei einem Unfall ausgelöst werden sollen.

Airbag

Die Airbagauslösung erfolgt durch einen Stromimpuls vom Steuergerät durch das Entzünden einer Zündpille. Diese entzündet dann einen Festtreibstoff dessen heiße Gase (bis zu 350°C) den Airbag befüllen. Bei Frontairbags bleibt das Gas nur etwa 100 Millisekunden im Airbag und das Airbaggewebe nimmt nicht die Gastemperatur an. Das Gas strömt dann über die von den Insassen abgewandte Seite aus dem Airbag.

Phasenfotos eines öffnenden Airbags
 

Da sich Kopfairbags schneller füllen müssen und gleichzeitig aufgrund der längen Standzeit (ca. 5 Sekunden) eine geringere Temperatur des Füllgases erreicht werden muss, werden hier sogenannte Hybridgasgeneratoren verwendet. Bei diesen Gasgeneratoren wird beim Zünden des Festtreibstoffes zusätzlich der Verschluss eines Druckspeichers weggesprengt. Der Druckspeicher ist mit einem Edelgasgemisch (z.B. Ar+He) unter einem Druck von 200...500 bar befüllt, dass dann in den Airbag strömt.

Während des Aufblasens des Airbags entsteht manchmal eine sichtbare weiße Wolke, dies ist jedoch kein Verbrennungsprodukt des Treibstoffgemisches, sondern ist Talkum-Pulver, dass auch nach vielen Jahren ein einfaches Entfalten der Airbags sicherstellt.

Sicherheit

Der Airbag verringert in erster Linie die Gefahr von Kopf- und Brustkorbverletzungen. Der Airbag ist kein Ersatz für den Sicherheitsgurt, sondern nur eine Ergänzung. Die Statistik zeigt, dass der Gurt weiterhin der Hauptlebensretter bei Autounfällen ist. Airbags erhöhen die Chance, einen Unfall zu überleben um weitere 30%. Dies gilt jedoch nur für angeschnallte Insassen.

Auch bei korrektem Verhalten der Insassen ist bei einer Airbagsauslösung generell mit leichten Verbrennungen der Unterarme, vorrübergehendem Hustenreiz oder Hautabschürfungen zu rechnen. Allerdings sind diese bei fast allen Unfällen der Schutzwirkung weit unterzuordnen.

Zu ernsthaften Verletzungen oder sogar Todesfällen kann es jedoch kommen, wenn sich zum Zeitpunkt der Auslösung Gegenstände oder Personen im Entfaltungsbereich befinden. Deshalb sollten bestimmte Vorsichtsmaßnahmen immer beachtet werden.

  • Auf dem Vordersitz dürfen rückwärtsgerichtete Babyschalen nur bei abgeschaltetem Beifahrerairbag benutzt werden. Lässt sich der Airbag nicht abschalten, muss die Babyschale auf dem Rücksitz transportiert werden (siehe dazu auch Babyschalenspiegel).
  • es sollten sich keine Gegenstände zwischen Airbag und Insasse befinden, da sie wie Geschosse wirken, insbesondere sollte nichts auf die Airbagabdeckung geschraubt oder geklebt werden.
  • auch kleine Menschen sollten einen Mindestabstand zu dem Fahrerairbag von 30 cm einhalten.

In den Jahren 1990 bis 2008 hat die NHTSA in dem Gebiet der USA 175 Todesfälle registriert, die auf Airbagauslösungen zurückzuführen waren. Es wurden 104 Kinder und 71 Erwachsene getötet. Demgegenüber standen 6377 gerettete Personen. [1]

Keine oder nur eine geringe Gefahr stellen Zigaretten oder Brillen dar. Diese fliegen normalerweise bereits durch den Aufprall, also noch vor der Entfaltung des Airbags, weg. Dass sie sich dann zum Zeitpunkt des Entfaltens des Airbags zwischen Airbag und Insassen befinden, ist sehr unwahrscheinlich. Aber selbst bei Sportbrillen, die nicht wegfliegen können, ist der großflächige Aufprall auf dem Airbag weitaus ungefährlicher als z. B. ein Aufprall auf dem Lenkrad.

Moderne Airbagsysteme prüfen mittels Sitzbelegungssensoren und Kontakten in den Gurtschlössern, ob der Insasse angeschnallt ist. Ist er dies nicht, so wird der Zündzeitpunkt des Airbags verfrüht, um zu verhindern, dass sich der Insasse bereits im Entfaltungsbereich befindet wenn der Airbag gezündet wird. Dies entbindet den Fahrer jedoch auf keinen Fall von der Notwendigkeit des Anschnallens. Ein Airbag alleine kann die Wucht einer unangeschnallten Person nicht auffangen.

Durch das Zünden eines oder mehrerer Airbags wird ein sehr lauter Knall und eine entsprechende Erhöhung des Luftdrucks im Fahrzeuginnenraum bewirkt. Der entstehende Knall kann bei einstufigen Airbags bis zu 160 Dezibel laut sein. Dadurch kann es unter Umständen zum Hörsturz kommen. Mehrstufige Airbags sind weniger kritisch, da die Entfaltung und die damit entstehende Verdrängung der Luft gleichmäßiger stattfindet. Aus gleichem Grund wird der Beifahrerairbag zumeist leicht zeitversetzt gezündet. Dies ist unproblematisch, da zwischen Beifahrer und Armaturenbrett in der Regel mehr Platz ist als zwischen Fahrer und Lenkrad. Mit Airbags ausgestattete Fahrzeuge verfügen auch immer über ein Lamellenventil, meist im Heck der Karosserie verbaut. Über dieses kann ein Teil der verdrängten Luft entweichen. Als willkommenen Nebeneffekt verhindert es pfeifende Türdichtungen, die durch die eindringende Luft der Fahrzeuglüftung entstehen wenn die eintretende Luft sich einen Weg nach draußen bahnt.

Bei Unfällen in denen nicht alle Airbags ausgelöst haben, müssen beim Einsatz von hydraulischem Rettungsgeräten fahrzeugspezifische Sicherheitsmaßnaßnahmen getroffen werden. Es sind die die AIRBAG-Regeln zu beachten.

Rechtsvorschriften

Der Treibsatz einer Airbag-Einheit funktioniert pyrotechnisch und fällt daher unter die einschlägigen rechtlichen Regelungen wie Sprengstoffgesetz (Deutschland), Sprengstoffgesetz (Schweiz): Der Ein– und Ausbau von Airbags und Gurtstraffereinheiten darf nur von sachkundigen Personen ausgeführt werden, die entweder vom Automobilhersteller oder einem entsprechenden Institut geschult worden sind. Ein Nachweis über die durchgeführte Schulung muss im Betrieb vorliegen und ist der zuständigen Behörde auf Verlangen vorzuzeigen. Demontage und Einbau durch ungeschulte Personen können zu schwersten Verletzungen führen, falls der Airbag hierbei auslöst, oder zu einem Versagen im Falle eines Unfalles. Der Handel mit gebrauchten Airbags, z. B. im Zuge der Autoverwertung, ist nicht erlaubt. Airbags aus Altfahrzeugen sind ausschließlich von dafür berechtigten Personen zu vernichten. Der Versand von Airbags darf nur in speziellen, zugelassenen Behältnissen gemäß den Vorschriften für den Transport gefährlicher Güter (ADR/RID) erfolgen. Die Lagerung von Airbags hat in Deutschland gemäß der Sprengstofflagerrichtlinie 240 zu erfolgen. Die maximal zulässigen Lagermengen sind in der Anlage 6 und 6a zur 2. SprengV festgelegt. Ungeschulten Privatpersonen dürfen Airbag-Einheiten, z.B. im Wege des Ersatzteilkaufs, nicht ausgehändigt werden.

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.

Anmerkung für Österreich: Auf Grund einer Interpretation des Pyrotechnikgesetzes 1974 durch das Innenministerium sind für den Einbau in ein Kraftfahrzeug bestimmte Baugruppe, deren pyrotechnischer Satz der Gefahrengruppe 1.4 gemäß ADR zuzuordnen ist (z.B. Airbag, Gurtstraffer, pyrotechnische Sicherheitsbatterieklemmen, Überrollschutzsysteme) keine pyrotechnischen Gegenstände im Sinne des Pyrotechnikgesetzes.


Literatur

  • Hans-Hermann Braess, Ulrich seiffert: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001, ISBN 3-528-13114-4
  • Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden, 2003, ISBN 3-528-23876-3
  • Tabellenbuch Kraftfahrzeugtechnik 15. Auflage 2005, Verlag Europa-Lehrmittel, ISBN 3-8085-2125-2

Einzelnachweise

  1. National Highway Traffic Safety Administration Air Bag Fatalities

Siehe auch

Weblinks


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