Aktive Energieabsorber - Verbesserte Sicherheit durch intelligente Fahrzeugstrukturen

Abstract

Seit mehreren Jahren erweitern die Fahrzeughersteller ihre Modellpalette mit einer Vielzahl verschiedenster Fahrzeuge. Die Spanne reicht von kleinen, leichten und sparsamen Fahrzeugen für den urbanen Bereich bis hin zu großen, komfortablen aber schweren und hochmotorisierten Fahrzeugen. Bedingt durch die geltenden Zulassungsnormen legen Fahrzeughersteller ihre Karosseriestrukturen hauptsächlich auf die Eigenmasse aus. Kleinere Fahrzeuge können dadurch bei einem Unfall mit einem größeren Fahrzeug im Nachteil sein, da sie im Allgemeinen über geringere Masse und kürzer ausgeführte Vorderwägen verfügen. Große und schwere Fahrzeuge besitzen hingegen meist längere Vorderwagenstrukturen. Konventionelle, auf Faltenbeulen ausgelegte, Längsträgerstrukturen bieten keine Adaptionsmöglichkeit für unterschiedliche Unfallszenarien. Im Falle einer Kollision zwischen leichten und schweren Fahrzeugen kann es im leichten Fahrzeug zu großer Deformation bzw. Intrusion, bis hin sogar zum Durchstoßen der Stirnwand mit dem Längsträger kommen. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wurde am DLR Institut für Fahrzeugkonzepte ein Längsträger entwickelt, dessen Crasheigenschaften aktiv an unterschiedliche zu erwartende und detektierte Unfallsituationen angepasst werden können. Über das Zerspanen der Oberfläche eines teleskopartigen Rohres wird dabei kinetische Energie absorbiert. Durch das Einstellen der Zerspantiefe bzw. des zerspanten Volumens können das Energieabsorptionsvermögen und die Längskraft stufenlos und sehr schnell (in weniger als 130 Millisekunden) variiert werden. Diese Anpassung der Crashcharakteristik ermöglicht es, die Kompatibilität zwischen Fahrzeugen unterschiedlicher Massen deutlich zu verbessern, ohne Einbußen bei Kollisionen mit starren Hindernissen in Kauf zu nehmen. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten und starren Barrieren ist es zudem möglich, durch gezieltes Verringern des Kraftniveaus, die auf den Insassen wirkenden Verzögerungen auf ein nötiges Minimum zu reduzieren. Weiterhin bietet diese Technologie die Option, durch die unterschiedliche Einstellung der Kraftniveaus der beiden Längsträger gezielt eine asymmetrische Lastverteilung zu erzeugen. Am DLR durchgeführte Gesamtfahrzeug-Crashsimulationen zeigen, dass insbesondere in Seitenaufprallsituationen, beim Auftreffen auf steifen und festen Strukturen wie der B-Säule einerseits und eher weichen Strukturen wie der Tür andererseits, diese Technologie Vorteile bzgl. der Intrusion beim Unfallpartner aufzeigt. Es ist somit gelungen, ein System zu entwickeln und in Versuchen zu validieren, welches bei individuellen Unfallsituationen Vorteile für alle Beteiligten bietet.