Wie sicher sind moderne Autos?

Seit den Anfängen der Automobiltechnik spielt der Aspekt Sicherheit eine wesentliche Rolle. Für ein sicheres Fahrvergnügen und zur Vermeidung von Unfällen konnten sich über die Jahrzehnte immer neue Technologien durchsetzen, bei denen der Schutz der Insassen an höchster Stelle steht. Bei allen Entwicklungen stellt sich die Frage: Wie sicher sind moderne Fahrzeuge denn wirklich? Und wo werden von den Fahrzeugentwicklern die Grenzen der Physik und die Belastbarkeit des menschlichen Körpers ausgetestet?

Sicherheit – wichtiger als Fahrspaß und Komfort

Der Aspekt der Sicherheit in Fahrzeugen wird vielen Autofahrern erst bedacht, wenn es brenzlich wird. Wie sehr moderne Bauweisen und technische Entwicklungen zum Schutz aller Insassen beitragen, geht im Fahralltag unter. Faktoren wie Komfort und Entertainment werden intensiver beworben, auch Fahrspaß und Dynamik liegen den meisten Automobilisten mehr am Herzen.

Dabei ist jede Weiterentwicklung im Fahrzeugbau nur möglich, wenn diese nicht zu Lasten der Sicherheit der Fahrgäste geht. Und hier erzielen die Autobauer seit Jahrzehnten beeindruckende Ergebnisse. Auch wenn die Anzahl der Unfälle schwankt, dank modernster Bauweisen enden diese für die Insassen immer seltener tödlich. Und auch Passanten werden besser geschützt – dank Hightech-Bremsen und intelligenten Frühwarnsystemen.

Nahezu in allen technischen Bereichen des Fahrzeugbaus haben Weiterentwicklungen stattgefunden, die einen massiven Fortschritt für die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer darstellen. Diese sollen im Folgenden nach Technik und Baugruppe unterteilt vorgestellt werden.

Aktive und passive Sicherheit im Profil

Für die Betrachtung der Fahrzeugsicherheit ist zwischen zwei Systemen zu unterscheiden. Aktive Sicherheitssysteme leisten einen Beitrag zur Vermeidung von Schäden und Unfällen. Dagegen kommen passive Systeme zum Einsatz, wenn eine gefährdende Situation eingetreten ist. Ziel der passiven Systeme ist, den Unfall so glimpflich wie möglich ablaufen zu lassen. Ein Beispiel für ein aktives System sind leistungsfähige Bremsen, während ein Airbag erst beim Aufprall auslöst und somit passiv zur Fahrzeugsicherheit beiträgt. Beide Systeme betrachten wir unabhängig voneinander.

Wichtige Beispiele der aktiven Sicherheit:

• 1 – Reifen
  Reifen der neusten Generation sorgen für eine präzise Übertragung der Lenkkräfte und unterstützen die Stoßdämpfer aktiv, Unebenheiten der Fahrbahn auszugleichen. Über die Jahrzehnte wurden Reifenmischungen entwickelt, die ein vibrations- und geräuscharmes Fahren ermöglichen. Unzählige Mischungen und Profile wurden getestet, um die ideale Kombination für Regen, Schnee und Hitze zu erzeugen und das Risiko von Aquaplaning zu minimieren.Reifen gehören zu den Sicherheitssystemen, die der Fahrer durch sein Handeln aktiv beeinflusst. Dieser sollte durch eine ausreichende Profiltiefe und einen optimalen Reifendruck zum besten Kontakt des Reifens auf der Fahrbahn beitragen. Faktoren wie das Fahrzeuggewicht und das eigene Fahrverhalten spielen hierbei ein.

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• 2 – Fahrwerk und Antrieb
  Bei Antrieb, Fahrwerk und Motorisierung ist es vor allem die funktionale Sicherheit, die Autofahrer schützt. Auf technischer Ebene kommen Legierungen und Hybrid-Produkte zum Einsatz, die sich als besonders robust gegenüber den hohen Temperaturen im Motorraum und dem mechanischen Abrieb erweisen. Gefördert wird dies durch die Nutzung von Ölen als Schmiermittel, deren Eigenschaften durch synthetische Additive optimiert werden.Die Antriebstechnik nimmt einen direkten Einfluss auf die Geschwindigkeit und Fahrstabilität des Fahrzeugs. In diesen Bereichen leisten elektrische Systeme schon seit wenigen Jahrzehnten einen zusätzlichen Schutz. Ob automatischer Abstandshalter, Tempomat, Anfahrhilfe am Berg oder Assistent für den Spurwechsel: Was auf den ersten Blick den Fahrkomfort steigern, dient letztlich dem sicheren Antrieb des Fahrzeugs und der optimalen Kommunikation mit anderen Fahrzeugen.
• 3 – Bremsen
  Über die Jahrzehnte wurden die meisten klassisch mechanischen Bremsen durch modernere elektronische ersetzt. Technologien wie Brake-by-Wire sind nicht mehr von der reinen physischen Bremskraft des Fahrers abhängig. Aus ersten Unterstützungen wie Bremsassistenten sind je nach Hersteller vollelektronische Systeme geworden, die für eine optimale Bremskraft, je nach Fahrsituation sorgen.Schon vor wenigen Jahrzehnten stellte die Einführung des ABS eine Revolution in der Bremstechnik dar. Intelligente Bremsen gehen hierüber hinaus und werden für ein optimales Bremsverhalten inklusive Stabilisierung des Fahrzeugs und der bestmöglichen Unterstützung bei Notbremsungen sorgen. Seit 2014 gehören zudem Elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) mit der gezielten Abbremsung einzelner Räder zur Pflichtausstattung moderner Fahrzeuge.
  

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• 4- Sensorik
  In welchem Zustand sich ein Kfz sicherheitstechnisch befindet, ist vielen Fahrzeughaltern nicht bewusst. Der Verlust der Bremskraft oder die Abnutzung der Pneus findet schleichend statt, so dass unbemerkt über Monate und Jahre hinweg ein Sicherheitsrisiko eintritt. Die moderne Sensorik trägt zu einer Minderung dieser Risiken bei und hilft der Computertechnik des Fahrzeugs, in Echtzeit Informationen über alle sicherheitstechnisch relevanten Systeme zu erhalten.Mit dem RDKS als System zur Überprüfung des Reifendrucks seit 1. November 2012 lassen sich Unfälle durch einen fehlenden und ungleichmäßigen Reifendruck vermeiden. Längst werden in modernen Baureihen Sensoren in allen relevanten Komponenten wie Antrieb und Bremsen verbaut. Von leistungsfähigen Sensoren wird die Zukunft des assistierten oder autonomen Fahrens abhängen. So wird neben der Erfassung von Messwerten in Frühwarnsystemen die aktive oder automatisierte Ansteuerung der Komponenten stetig in den Vordergrund rücken. Ein Beitrag für Fahrkomfort und Sicherheit gleichermaßen.
• 5 – Assistenzsysteme
  Bei Nennung der wichtigsten aktiven Sicherheitssysteme wurden einige Assistenten bereits genannt, die seit ein oder zwei Jahrzehnten zum modernen Fahrzeugbau gehören. Durch die Digitalisierung der Gesellschaft und des Fahrzeugbaus gelangen immer neue Assistenzsysteme in Fahrzeuge, die neben einer begleitenden Unterstützung sogar Aufgaben übernehmen, die der menschliche Fahrer bislang nicht durchführen konnte. Zu den modernsten Assistenzsystemen zählen:
  • intelligente Geschwindigkeitsassistenten für einen gleichmäßigen Verkehrsfluss
  • Warnsysteme zur Erkennung übermüdeter Fahrer
  • Warnsysteme vor drohenden Kollisionen
  • Assistenzsysteme beim Abbiegen, um Radfahrer und Passanten nicht zu gefährden

Diese und weitere Systeme werden teilweise noch freiwillig verbaut, um die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten. Hier ist zu erwarten, dass viele Systeme nicht nur zu einem Branchenstandard werden, sondern in wenigen Jahren zur Pflichtausstattung gehören könnten. Speziell, wenn die sensorische Wahrnehmung der Systeme über die menschlichen Fähigkeiten hinausgeht.

• 6 – Ergonomie
  Die Ergonomie wird häufig dem Fahrkomfort zugeschrieben, spielt jedoch auch in die Sicherheit der Insassen ein. Ein ergonomisch gestalteter Innenraum sorgt für eine einfache Bedienung aller aktiven Funktionen durch den Fahrer und stellt eine optimale Sitzposition für alle Fahrzeuginsassen sicher. Was nicht automatisch durch Assistenzsysteme geregelt ist, sollte der Fahrer ohne großen Aufwand ansteuern können. Selbst eine ergonomische Kopfhaltung trägt dazu bei, das Umfeld besser im Blick zu halten und einer vorzeitigen Ermüdung vorzubeugen.

Die gesetzlichen Grundlagen aktiver Sicherheit

Die meisten gesetzlichen Vorschriften in der Fahrzeugproduktion mit Integration aktiver Sicherheitsstandards orientieren sich an der Rechtsprechung der EU. Selbst Marken ohne Sitz in der EU müssen bei der Einfuhr ihrer Fahrzeuge die Erfüllung dieser Sicherheitsstandards nachweisen. Genannte Systeme wie ABS, ESP oder die sensorische Reifendruckkontrolle stellen seit einem Jahrzehnt oder länger eine Pflicht dar.

Durch die zunehmende Digitalisierung im Fahrzeuginneren und die erfolgreiche Umsetzung vieler Assistenzsysteme ist zu erwarten, dass aktuell freiwillige Systeme in Zukunft zum gesetzlichen Standard werden dürften. Auf dem Weg zu einem halb-automatisierten oder autonomen Fahren wird der Gesetzgeber sicherstellen wollen, dass alle Systeme und Lösungen den Sicherheitsansprüchen im Straßenverkehr maximal genügen. Welche Systeme hierbei zur Pflicht werden, wird von der konkreten Entwicklung im assistierten und autonomen Fahren abhängen. Zukünftig wird noch stärker die Sicherheit der Daten bei der Kommunikation von Verkehrssystemen untereinander eine Rolle spielen.

Wichtige Beispiele der passiven Sicherheit:

• Knautschzone und Fahrgastzelle

Trotz aller modernen, aktiven Sicherheitssysteme lassen sich Schäden und Unfälle nicht gänzlich verhindern. Widrige Außenbedingungen, menschliches Versagen oder technische Mängel, wie eine zu geringe Profiltiefe der Reifen, können weiterhin glimpfliche und verheerende Unfälle auslösen. In diesem Fall ist der passive Schutz der Insassen wichtig, der primär von der Knautschzone und intelligenten Gestaltung der Fahrgastzelle abhängt.

Moderne Knautschzonen sind bewusst auf das Szenario eines Crashs ausgelegt und in drei Deformationszonen eingeteilt. Beim Aufprall von Front, Seite oder Heck haben Ingenieure in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte geleistet, die entstehenden Kräfte in die Verformung der Karosserie zu leiten, während die Fahrgastzelle und die tragende Struktur so unberührt wie möglich bleiben.

Speziell in diesem Bereich kommen die Grenzen der Physik zum Tragen. Selbst die beste Knautschzone eines Kleinwagens wird wenig gegen die verheerende Kraft bei der Kollision mit einem Mehrtonner ausrichten können. Doch auch hier gilt: Tragegerüst, Materialwahl und Formgebung der Fahrzeuge machen die heutige Knautschzone bei jedem Fahrzeugtyp sicherer als noch vor einigen Jahrzehnten.

• Fahrzeugglas

Wenn Glas bei einem Unfall oder Aufprall zerberstet, liegt selbst bei geringen Schäden am Fahrzeug ein hohes Verletzungsrisiko vor. Moderne Kfz sind mit Verbundglas in der Frontscheibe sowie Sicherheitsglas als Seitenfenster und im Heck ausgestattet. Beide Varianten dienen der Sicherheit aller Insassen, da nicht jede Kollision von Objekten mit den Scheiben sofort zu einem Zerbersten führt und das Objekt wie ein Geschoss ins Fahrzeuginnere lässt.

Verbundglas hilft, die aufkommenden Kräfte bei einer Kollision über die Glasscheibe hinweg zu verteilen, bevor diese zu zerspringen droht. Das markante „Spinnennetz“, das stark zerstörte Frontscheiben durchzieht, machen dies deutlich. Beeindruckend, dass Fahrzeugglas dieser Art immer noch zusammenhängt und nicht ins Innere des Fahrzeug schießt.

Die physikalischen Besonderheiten moderner Verglasungen lassen auch individueller mit einem Schaden umgehen. So ist eine gezielte Ausbesserung kleinerer Schäden möglich, beispielsweise als Steinschlag, ohne dass es zum vollständigen Austausch der Scheibe kommen muss. Komplette Front- und Heckscheiben lassen sich verkleben und erlauben bei Bedarf einen schnellen Austausch.

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• Türverriegelungen

Eine moderne Verglasung hält vielen Außeneinwirkungen stand. Oft sogar dem Einschlag potenzieller Einbrecher, die sich einen Zugang zum Inneren des Fahrzeugs verschaffen möchten. Dies wird durch moderne Sicherheitssysteme unterstützt, die für die Verriegelung der Fahrzeugtüren zum Einsatz kommen.

Wie eng Sicherheit und Komfort im Fahrzeugbau zusammenhängen, macht die Türverrieglung besonders deutlich. Vor einigen Jahrzehnten noch mit einem klassischen Schloss versehen, war Funktechnik zum Entriegeln und Verschließen über die letzten 20 Jahre der Standard. Die elektronische Ansteuerung des Schließsystems kann zunehmend per Smartphone und App erfolgen. Inklusive einer möglichen Warnmeldung, dass das Fahrzeug gerade geöffnet wurde.

Ähnlich wie bei Sicherheitsschlössern im Wohnbereich werden zunehmend sicherere Schließzylinder und Technologien in Fahrzeugen verbaut. Die Zukunft könnte Systeme mit sich bringen, bei denen das Öffnen allein durch den Fingerabdruck oder andere biometrische Merkmale erfolgt. Gilt dies zusätzlich für das Zünden des Fahrzeugs, würde ein immenser Beitrag zum Schutz vor Fahrzeugdiebstählen geleistet.

• Energieabsorbierende Bauteile
  Nicht nur bei der Weiterentwicklung der Knautschzone machen sich Ingenieure und Techniker Gedanken, wie aufkommende Kräfte aufgefangen und weitergeleitet werden können. Die Integration energieabsorbierender Bauteile finden in nahezu allen Fahrzeugbereichen statt. Zur Jahrtausendwende stellte die Nutzung von Metallschaum beim Bau von Autokarosserien einen revolutionären Schritt dar.

Der Einsatz ermöglicht es, einen festen Verbund ohne Kleben und Schweißen zu erzeugen. Nähte und Ritzen sind traditionell die größten Schwachpunkte, wenn große Kräfte auf das Fahrzeug treffen. Durch die geschlossene Einheit, die sich beliebig in Form bringen lässt, weist mit ihrer porösen Struktur zudem eine poröse Form auf. Hier ist für die Zukunft zu erwarten, dass noch intelligentere, synthetische Materialien verwendet werden, die höchste Robustheit mit einem besseren Auffangen auftretender Kräfte verbinden.

• Gurte und Gurtstraffer
  

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In einem Fahrzeug lässt sich subjektiv kaum wahrnehmen, welche Kräfte wirken. Dabei kann schon ein Aufprall bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h zu verheerenden Verletzungen führen. Die Anschnallpflicht in Deutschland für Fahrer und Beifahrer wurde 1970 eingeführt und hat einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit im Innenraum geleistet.

Für den optimalen Sitz des Gurtes, der bei einem Aufprall mit plötzlicher Abbremsung des Fahrzeugs einen entsprechenden Gegendruck auf den Körper wirken lässt, waren Gurtstraffer eine essenzielle Erfindung. Im Jahr 1981 durch Mercedes-Benz vorgestellt, stellt die technische Vorrichtung eine gehobene Grundspannung sicher. Im Unterschied zum Gurt selbst ist die Straffung keine technische Pflicht, ein Großteil moderner Fahrzeuge verfügt aber über diese Vorkehrung.
Und wie lässt sich sicherstellen, dass der Gurt von Fahrer und Beifahrer angelegt wird? Hier sorgen elektronische Systeme in immer mehr Baureihen für eine automatisierte Erkennung, ob ein Gurt angelegt wurde. Bemessen wird dies an der Gewichtsbelastung der Frontsitze. Neben einem reinen Warnsignal können Systeme das Starten des Fahrzeugs verhindern, falls der Fahrer nicht angeschnallt ist.

• Airbags inkl. Sensoren

Im Jahr 1971 wurde von Daimler-Benz erstmals eine „Aufprallvorrichtung“ vorgestellt, die bei einer Kollision des Fahrzeugs automatisch auslöst. Die Aufprallkissen wurden seitdem in verschiedenen Bereichen des Fahrzeugs verbaut, ob als Seitenairbag oder als gesonderter Schutz für Personen auf der Rückbank. Zusammen mit dem Gurt sind Airbags das wichtigste Rückhaltesystem.

Viele Autofahrer wissen nicht, dass es für den Einbau von Airbags aktuell keine Pflicht in der EU gibt. Sinnvoll ist das System dennoch, auch wenn dieses passive Sicherheitssystem nur in extremen Unfallsituationen zum Einsatz kommt. Um im richtigen Moment auszulösen, werden heute und in Zukunft intelligente Sensoren eine größere Rolle spielen. So kann in Kombination mit einem Brems- oder Notfallsystem das Auslösen des Airbags noch schneller erfolgen als aktuell, wo der Aufprall das auslösende Ereignis darstellt.

• Kopfstützen

Der Nacken- und Halsbereich des Menschen gehört zu den empfindlichsten Stellen, die bei einem Aufprall in Mitleidenschaft gezogen werden. Für die passive Sicherheit im Fahrzeug verhindern Kopfstützen eine abrupte und unkontrollierte Bewegung des Kopfes, die zum Schleudertrauma bis hin zu Verrenkungen oder Brüchen führen könnte.

Ähnlich wie bei Profiltiefe und Druck der Reifen nehmen die Insassen selbst Einfluss auf die Wirkung von Kopfstützen als Sicherheitssystem. Die Stütze sollte wenigstens in Höhe der Kopfoberkante angebracht sein. Der Abstand zum Kopf sollte höchstens drei bis vier Zentimeter bei einer aufrechten Sitzlehne beitragen. Falsch eingestellt, könnte die Stütze selbst zur Gefahr werden.

• Innenraummaterialien

Abgerundeter Kunststoff hat metallische Komponenten in den Innenräumen von Fahrzeugen fast vollständig ersetzt. Ergänzt um Stoff und Leder sind es primär weiche Materialien, die zur Sicherheit in der Fahrgastzelle beitragen. Kommt es durch einen Unfall oder Aufprall zu einer unkontrollierten Bewegung des Körpers, soll nicht die Kollision mit einem Fahrzeugteil zur Verletzung führen. Diese intelligente Verkleidung des gesamten Innenraums trägt hierzu mittlerweile schon bei kleinen und günstigen Baureihen bei, bei denen sonst wenig Geld für Komfort und Design bleibt.

Die gesetzlichen Grundlagen passiver Sicherheit

Die rechtlichen Rahmenwerte für passive Sicherheitssysteme sind deutlich lockerer gefasst. Die fehlende Pflicht für Airbags oder Gurtstraffer macht dies deutlich. Sofern die verpflichtende Einführung vieler aktiver Sicherheitssysteme zu einem Rückgang der Unfallzahlen beiträgt, dürfte sich dies in naher Zukunft nicht entscheidend ändern.

Unser Fazit zur Sicherheit moderner Autos

Die meisten Autofahrer werden nie bemerken, wie das Design ihrer Reifen die Fliehkräfte und Haftreibung auf der Straße beeinflusst und so zum sicheren Fahrgefühl beiträgt. Und dies ist nur ein kleiner Aspekt der zahllosen Entwicklungen zur modernen Verkehrssicherheit. Es ist beeindruckend, wie hervorragend der Schutz der Insassen selbst bei starken Verformungen des Fahrzeugs nach Unfällen ist. Auch wenn immer mehr sicherheitstechnische Komponenten das durchschnittliche Fahrzeuggewicht ansteigen lassen – in puncto Sicherheit stellen moderne Kfz die Krone der automobilen Entwicklung dar.

Beitrag verfasst von Mike Weber.

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