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2013 | Buch

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Integrale Sicherheit von Kraftfahrzeugen

Biomechanik - Simulation - Sicherheit im Entwicklungsprozess

verfasst von: Ulrich Franz, Bernd Lorenz, James Remfrey, Rodolfo Schöneburg

herausgegeben von: Florian Kramer

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : ATZ/MTZ-Fachbuch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Die passive Sicherheit von Kraftfahrzeugen nimmt bei der Auslegung von Kraftfahrzeugen, bei Umfrageergebnissen von Fahrzeugbenutzern und bei der Berichterstattung in Fachzeitschriften und Automagazinen einen hohen Stellenwert ein. Ihrer ständig wachsenden Bedeutung sowie der hohen Innovationsrate wird insbesondere durch die Aufnahme der Kapitel Sensorik für die Unfalldetektierung und sicherheitstechnische Auslegung im Entwicklungsprozess von Kraftfahrzeugen Rechnung getragen. Die Abschnitte über Simulation, Aktualisierungen bei Bewertung und Gesetzen sowie Erweiterungen bei Sicherheitsmaßnahmen wurden nochmals verbessert. Weiterhin wurde ein Kapitel zu aktiven Sicherheitssystemen/ Fahrerassistenzsystemen ergänzt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Die integrale Sicherheit

Zusammenfassung

Kraftfahrzeuge weisen bereits heute ein hohes Maß an Sicherheit für Insassen und für äußere Verkehrsteilnehmer (z. B. Fußgänger und Radfahrer) auf; eine weitere Verbesserung stellt die Automobilindustrie vor große Herausforderungen, die nur durch eine Ausweitung der Zielsetzung und eine enge Zusammenarbeit zwischen Herstellern, Zulieferern und Entwicklungsdienstleister einer gemeinsamen Lösung zugeführt werden können.

Florian Kramer

2. Unfallforschung

Zusammenfassung

Im vorliegenden Kapitel wird der Frage nachgegangen, in welchem Umfang und auf welche Art und Weise Straßenverkehrsunfälle stattfinden und unter welchen Umständen Verkehrsteilnehmer dabei zu Schaden kommen. Vorher jedoch soll die Bedeutung der Verkehrsunfallopfer in der Todesursachen-Statistik aufgezeigt werden.

Florian Kramer

3. Biomechanik

Zusammenfassung

Während sich die Biomechanik in der aktiven Fahrzeugsicherheit wie auch in der Arbeitswissenschaft auf ergometrische (zu verrichtende Arbeit) und dynamometrische (aufzubringende Betätigungskraft) Aspekte und ihre Einflussfaktoren konzentriert, behandelt die Biomechanik im Zusammenhang mit der passiven Sicherheit die mechanische Belastbarkeit des lebenden Körpers oder von Körperteilen mit dem Ziel, die Verletzungsmechanik bei Unfallopfern zu analysieren und objektive Kriterien zur Unterscheidung von reversiblen und irreversiblen Verletzungen bereitzustellen. Unter Biomechanik versteht man also die Beschäftigung mit dem mechanischen Verhalten des lebenden Körpers bzw. seiner Bestandteile, d. h. es werden hier statische und dynamische Zustände und Prozesse analytisch beschrieben.

Florian Kramer

4. Sicherheitsmaßnahmen

Zusammenfassung

Unter Sicherheitsmaßnahmen lassen sich grundsätzlich all diejenigen Maßnahmen subsumieren, die geeignet sind, Unfälle zu vermeiden und Unfallfolgen zu minimieren. Die Maßnahmen zur Verbesserung der aktiven Fahrzeugsicherheit lassen sich zeitlich der so genannten PreCrash-Phase, d. h. der Zeitspanne vor der Kollision, zuordnen. Die in dieser Zeitspanne generierten Informationen zum Erkennen der Wahrscheinlichkeit und der Schwere einer Kollision werden allerdings auch oder ausschließlich in der Kollisionsphase, d. h. in der InCrash-Phase, zur Aktivierung geeigneter Schutzmaßnahmen zur Verbesserung der passiven Sicherheit verwendet. Daher ist die zeitlich enge Abgrenzung zwischen der aktiven und der passiven Sicherheit in PreCrash- und InCrash-Phase nicht mehr zutreffend.

Florian Kramer

5. Sensorik zur Unfalldetektierung

Zusammenfassung

Seit den 80er Jahren gehört die passive Sicherheit zur Standardausrüstung der meisten Automobile; neben der Sicherheitsfahrgastzelle gehören dazu auch Gurt- und Airbag- Systeme. Diese Insassenschutz-Systeme sind heute ohne die notwendige Elektronik für Sensierung und Diagnose sowie für die zeitgerechte Ansteuerung undenkbar. Die Entscheidung, ob die Insassenschutz-Systeme wie Straffer und Kraftbegrenzer des Gurtsystems sowie Fahrer-, Beifahrer-, Kopf- und Thorax-Airbags beim Unfall aktiviert werden sollen, hängt von den Signalen ab, die von den eingesetzten Sensoren detektiert werden. Sowohl in den Airbag-Steuergeräten als auch in den unterstützenden Front- und Seiten-Sensoren werden heute in der Regel mikromechanische Beschleunigungssensoren verwendet. Bei Seitenkollisionen kommen aber auch Druck-Sensoren zum Einsatz, die in den Fahrzeugtüren installiert sind.

Florian Kramer, James Remfrey

6. Überprüfung und Bewertung der Sicherheit

Zusammenfassung

Mit der Zunahme des Straßenverkehrs aufgrund der wachsenden Anzahl zugelassener Kraftfahrzeuge wuchs auch die Anzahl der Unfälle. Entsprechend frühzeitig setzten die Bemühungen der Legislative ein, zur Verbesserung der Verkehrssicherheit Vorschriften für Fahrzeuge zu erlassen ohne die Mobilität und das Verkehrsgeschehen zu beeinträchtigen. Zur Überprüfung der Sicherheitsmaßnahmen werden einerseits Funktionsuntersuchungen durchgeführt, andererseits stellt die Sicherheitsgesetzgebung für einzelne Sicherheitskomponenten oder für die Gesamtheit aller Sicherheitseinrichtungen eine Wirkvorschrift dar, bei der nach Erfüllung oder Nicht-Erfüllung der gesetzlichen Anforderung unterschieden wird.

Florian Kramer, Bernd Lorenz

7. Experimentelle Simulation

Zusammenfassung

Die Zielsetzung der experimentellen Simulation im Rahmen der passiven Sicherheit ist darin zu sehen, Sicherheitsmaßnahmen unter möglichst realistischen Bedingungen nachzubilden und deren Verhalten zu ermitteln. Die Realität ist dabei die Gesamtheit des Verkehrsunfallgeschehens, weil die unter Laborbedingungen ermittelten Versuchsergebnisse eine Aussage über die Wirksamkeit von Sicherheitsmaßnahmen im Unfall ermöglichen sollen. Dazu werden auftretende Deformationen an der Fahrzeugkarosserie und Beschädigungen an den Insassenschutzsystemen untersucht; die auf verwendete Testpuppen einwirkende Kräfte, Beschleunigungen und andere Belastungsgrößen dienen als Kriterium für die Schwere der zu erwartenden Verletzungen.

Florian Kramer

8. Rechnerische Simulation

Zusammenfassung

Für eine Zulassung im Straßenverkehr sind Fahrzeugversuche international vereinbart und gesetzlich vorgeschrieben. Mit der experimentellen Simulation werden nicht selten unerwartete Schwachstellen aufgedeckt. Nachteilig ist allerdings der Umstand, dass Testobjekte erst als Prototypen oder Muster vorliegen müssen, um experimentell überprüft werden zu können. Dies bedeutet nicht nur hohe Erstellungskosten, sondern auch einen hohen Zeitaufwand, der mit den immer kürzer werdenden Entwicklungszyklen neuer Fahrzeugtypen und -plattformen unvereinbar ist. Daher entwickelte sich die rechnerische Simulation hin zum entscheidenden und anerkannten Entwicklungswerkzeug. Die Anwendung reicht von der Konzeptphase bis hin zur Serienentwicklung und zeichnet sich durch ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Genauigkeit aus. Dies gilt für die statische und dynamische Berechnung des Fahrzeugverhaltens und der Komponenten des Insassenschutz-Systems als auch für die Simulation des Bewegungs- und Belastungsverhaltens von Insassen.

Ulrich Franz, Florian Kramer

9. Passive Sicherheit im Fahrzeugentwicklungsprozess

Zusammenfassung

Der Fahrzeugentwicklungsprozess hat sich aufgrund äußerer Einflüsse, des Wettbewerbsdrucks und der zeit- und kundennahen Produktplatzierung in den vergangenen Jahrzehnten zunehmend verändert. Entwickelte man früher Fahrzeuge noch in einem Zeitraum von sieben bis neun Jahren, so wird heute die Entwicklungszeit auf drei bis vier Jahre reduziert. Dieses kennzeichnet einen Trend, der sich noch weiter fortsetzen wird, um markt- und kundenspezifischen Anforderungen noch besser gerecht werden zu können.

Rodolfo Schöneburg

Backmatter

Titel: Integrale Sicherheit von Kraftfahrzeugen
verfasst von: Ulrich Franz
Bernd Lorenz
James Remfrey
Rodolfo Schöneburg
herausgegeben von: Florian Kramer
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-8348-2608-4
Print ISBN: 978-3-8348-2607-7
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2608-4

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Über dieses Buch

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Die integrale Sicherheit

2. Unfallforschung

3. Biomechanik

4. Sicherheitsmaßnahmen

5. Sensorik zur Unfalldetektierung

6. Überprüfung und Bewertung der Sicherheit

7. Experimentelle Simulation

8. Rechnerische Simulation

9. Passive Sicherheit im Fahrzeugentwicklungsprozess

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