Überblick: Die wichtigsten Sicherheitsideen im Mercedes NSF 2009

Airbags kamen im Auto bisher ausschließlich als Rückhaltesysteme für die Insassen zum Einsatz. Künftig könnten sie als eine Zusatzbremse im Fahrzeugboden auslösen und so vor einem Unfall die Verzögerung und die Kompatibilität gegenüber dem Unfallgegner verbessern. Die Idee klingt verrückt, ist aber alles andere als das.

Die Folgen eines Unfalls hängen ganz wesentlich von der Aufprallgeschwindigkeit ab. Wird ein Zusammenstoß von der Sensorik als sicher prognostiziert, löst zusätzlich zur regulären Vollbremsung ein Airbag zwischen vorderem Achsträger und der Unterbodenverkleidung aus. Der "Braking Bag" stützt das Fahrzeug über einen Reibbelag gegen die Fahrbahn ab. Die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeuges erhöht die Reibung und bremst das Fahrzeug bis zum Aufprall zusätzlich ab - kurzzeitig werden Verzögerungen von bis zu 20 m/s2 erreicht.

Weil das Auto in kurzer Zeit um bis zu acht Zentimeter nach oben gehoben wird, kann das Bremstauchen der konventionellen Bremsung weitgehend kompensiert werden. Dadurch erhöht sich die geometrische Kompatibilität gegenüber dem Unfallgegner Diese Vertikalbewegung verbessert zudem die Wirkung der Rückhaltesysteme: Die Sitze kommen den Insassen um rund drei Zentimeter entgegen, wodurch die Gurtstraffer mehr Lose herausziehen können. Die hohe Verzögerung vor dem Aufprall spannt die Insassen zudem sozusagen vor. Die Abstützung des Fahrzeuges nach unten beim Crash verringert die typische Nickbewegung bei Kollisionen.

Nach Mercedes-Berechnungen hat die Zusatzverzögerung schon bei nur 50 km/h den gleichen Effekt wie ein 18 Zentimeter längerer Vorbau des Fahrzeugs. Bei der LED-Technik am Auto ist Mercedes wahrlich kein Vorreiter, und dass die LED-Scheinwerfer des Audi R8 den Stuttgartern ein Dorn im Auge sind, ist kein Geheimnis. Dass sich diese Technik als Xenon-Nachfolger etablieren wird, scheint aber sehr wahrscheinlich, und auch das ESF verfügt über diese Technik. Es ist hier gekoppelt mit einem adaptiven Fernlichtassistenten und einer speziellen Spotlight-Funktion.

Der Frontscheinwerfer ist dort aus 100 LEDs zusammengesetzt, die einzeln angesteuert werden können, so dass bei Gegenverkehr nur exakt jener Bereich vor dem Fahrzeug abgedunkelt werden kann, in dem sich andere Verkehrsteilnehmer befinden. Diese erkennt das System per Infrarot-Kamera. Das rein elektronische Modul kann zudem viel schneller reagieren als heutige elektromechanische Blenden-/Walzen-Baugruppen.

Verfeinern lässt sich die Lichtverteilung auch in umgekehrter Richtung: Erkennt die Kamera beispielsweise Wild in der Ferne oder Personen auf der Fahrbahn, können diese wie mit einem Richtscheinwerfer über den ausgeleuchteten Fernlichtbereich hinaus kurz angestrahlt werden, um den Fahrer auf eine potenzielle Gefahr hinzuweisen. Damit nachts nicht alle Mercedes grau sind, könnten sie sich von der Seite dereinst durch reflektierendes Material an Karosserie und Reifen besser zu erkennen geben und damit Unfälle im Kreuzungsbereich vermeiden helfen.

Bei Kinderbekleidung hat sich reflektierendes Material längst durchgesetzt, und bei Fahrrädern sind Seitenstrahler in den Speichen sogar vorgeschrieben. Warum nicht auch auf diese Weise die Wahrnehmungssicherheit bei Autos verbessern? Darum ist das Forschungsauto mit entsprechenden Reflexelementen in der Seitenansicht ausgerüstet. Besonderer Clou: Tagsüber sind die Modifikationen nicht zu erkennen, erst bei Dämmerung und Dunkelheit zeigt sich der zusätzliche Nutzen.

Zusammen mit Continental haben die Stuttgarter einen reflektierenden Streifen für die Reifen entwickelt, der die Felgen bei Tag optisch vergrößert und nachts bei Anstrahlung einen gut sichtbaren Leuchtstreifen erzeugt. Ein weiteres Sicherheitselement stellen die reflektierenden Dichtungen zwischen Türen und Dach dar - eine Gemeinschaftsentwicklung mit Folienspezialist 3M. Ziel ist es, die Fahrzeugsilhouette bei Dunkelheit schneller wahrnehmbar zu machen. So können unfallträchtige Situationen - wie zum Beispiel Kreuzungen oder unbeleuchtete, parkende Fahrzeuge - entschärft werden.

Bis dahin wäre es wünschenswert, wenn Mercedes seitliche Begrenzungsleuchten wie etwa bei BMW oder Volvo verbauen würde. Der Sicherheitsgurt gilt als eine der wichtigsten Erfindungen des 20. Jahrhunderts und ist noch heute die wichtigste Sicherheitseinrichtung im Auto. Mit Gurtstraffern und Gurtkraftbegrenzern wurde er optimiert. Doch seine Entwicklung ist noch nicht zu Ende: Eine innovative Gurtbandverbreiterung, der so genannte Belt Bag, kann die Verletzungsrisiken bei Unfällen weiter verringern.

Denn der Gurt überträgt beachtliche Kräfte auf die Körper der Passagiere, wenn er bei einer Kollision plangemäß die Verlagerung des Oberkörpers begrenzt. Der Belt Bag, an dessen Entwicklung Mercedes-Benz zusammen mit dem Zulieferer Autoliv arbeitet, verdoppelt bei einem Unfall in Bruchteilen von Sekunden nahezu seine Breite. Durch diese Zunahme der Gurtbandbreite wird die Flächenpressung - und damit das Verletzungsrisiko - verringert. Dies kommt besonders älteren Passagieren, deren Brustkorb nicht mehr so elastisch ist, zugute.

Wie schon der Name signalisiert, ist der Belt Bag eine Kombination aus Sicherheitsgurt und Airbag. Wenn mittels Crashsensoren ein schwerer Aufprall erkannt wird, löst das Airbagsteuergerät den Belt Bag aus. Ein Generator am Endbeschlag des Gurtes bläst das zweilagige, mit Reißnähten ausgestattete Gurtband auf. Das Belt-Bag-Volumen beträgt rund vier Liter. Den größten Nutzen des Belt Bags sehen die Entwickler im Fahrzeugfond, wo die üblichen Frontairbags nicht verbaut werden können. Adaptive Airbags gibt es bei Mercedes-Benz und anderen Herstellern schon heute: In vielen Baureihen werden die Luftsäcke je nach prognostizierter Schwere des Aufpralls in zwei unterschiedlichen Stufen gezündet. Künftige Airbag-Generationen werden aber nicht nur die Schwere des Unfalls berücksichtigen, sondern sich auf die einzelnen Personen im Fahrzeug einstellen:

Der "Size Adaptive Airbag" passt sein Volumen automatisch an die von Sensoren erkannte Sitzposition und Statur des Beifahrers an. Denn ob kleine Mitfahrer dicht hinter der Armaturentafel kauern oder groß gewachsene Copiloten den Sitz ganz nach hinten gestellt haben, spielt bei der Schutzwirkung der Airbags durchaus eine Rolle. Auch auf das Gewicht des Beifahrers und die damit auf den Airbag wirkenden Kräfte bei einem Unfall kommt es an.

"Size Adaptive Airbags" ermöglichen ein optimiertes Timing, wann der Mitfahrer mit dem Airbag in Kontakt kommt, egal wie schwer er ist und wo er sitzt. Dadurch kann dieses Rückhaltesystem den Aufprall optimal dämpfen. Im ESF variiert das Volumen auf der Beifahrerseite stufenlos von 90 bis 150 Liter. Zum Vergleich: Konventionelle Beifahrer-Airbags besitzen rund 120 Liter Volumen. Das System arbeitet mit drei Fangbändern, mit deren Hilfe die Airbag-Kontur eingestellt und damit das Volumen limitiert wird. Die Fangbänder sitzen auf elektrisch angetriebenen Spulen. Beim Auslösen des Airbags wird nur so viel Band freigegeben, wie das Steuergerät anhand der Sensordaten über Sitzposition und Statur des Insassen berechnet hat. "Mama, die Vanessa zieht mich immer an den Haaren!" oder "Der Lukas ist noch nicht richtig angeschnallt." - Eltern kennen das: Wenn Kids im Auto unterwegs sind, ist auf der Rücksitzbank meist "Action" angesagt. Aber wer als Fahrer den Blick nach hinten wendet, riskiert einen Unfall. Abhilfe verspricht im ESF die "Child Cam":

Am Dachhimmel hinter den Vordersitzen befindet sich eine kleine Kamera. Ihr Bild wird auf Wunsch in das Display im Armaturenträger übertragen - um Ablenkung zu vermeiden, aber nicht als Film, sondern in stehenden Bildsequenzen. Aus der Kameraposition ergibt sich eine leichte Vogelperspektive, wodurch Kinder in den rückwärts gerichteten Kindersitzen besser beobachtet werden können.

"Child Cam" zeigt außerdem auch für den Fahrer nicht einsehbare Zonen der Rücksitzbank wie den Sitz hinten links; und bei einem Kombi, SUV oder Van kann zusätzlich der Kofferraum teilweise überwacht werden. Eine praktische Funktion auch etwa dann, wenn Haustiere mitreisen. "Komm' mir nicht zu nah" (jedenfalls nicht beim Crash) – das ist die Idee hinter Interseat Protection, einem Schutz der Passagiere vor gegenseitigem Kontakt im Falle eines Unfalls. Realisiert sind zwei Schutzsysteme: Eines für die Front- und eines für die Fondpassagiere. Beiden gemeinsam ist die örtliche Trennung der Insassen, sollte das Pre-Safe-System einen Unfall registrieren.

Zwischen den Vordersitzen schnellt dann in Sekundenbruchteilen eine fachwerkähnliche Airbag-Stützstruktur hervor, die Fahrer und Beifahrer voneinander fern hält. Eine solche sitzfeste Lösung hat den Vorteil, dass der Schutzraum sich an die Sitzstellung der vorne Sitzenden anpasst. Im Fond hingegen braucht die Sitzverstellung nicht berücksichtigt werden. Deswegen kommt dort bei einem erkannten Unfall ein oberhalb der Mittelarmlehne angebrachtes Schutzpolster zum Einsatz. In Ruhestellung kann es im Rahmen von Pre-Safe aktiviert werden. In Sekundenbruchteilen fährt die Sitztrennung nach oben und entfaltet die beiden Kopfstützen.

Im Normalfall ist das Schutzpolster im Fond ein neuartiges Komfortelement: Es ist so konzipiert, dass es von den Passagieren per Knopfdruck ausgefahren werden kann und dann als Kopf- und Schulterstütze für eine bequeme Schlafhaltung dient. Denkbar ist auch eine Nutzung des Raums als Ablage- oder Kühlbox sowie Entertainmentkonsole. Zwei Jahre tüfteln die Ingenieure von Daimler und Gasgenerator-Spezialisten von Autoliv bereits an aktiven Metallträgern. Im ESF 2009 ist ein aufblasbarer metallener Flankenschutz erstmals zu sehen. Er funktioniert nach dem Prinzip einer Luftmatratze: Wird sie nicht benötigt, liegt sie schlaff zusammengerollt im Kellerregal. Aufgeblasen besitzt sie dagegen eine widerstandsfähige Struktur, die auch einen 100-Kilo-Mann trägt. Analog funktionieren aufblasbare Metallstrukturen: Im Ruhezustand ist das Metallprofil platzsparend gefaltet. Wird seine schützende Wirkung benötigt, sorgt ein Gasgenerator, wie er auch zum Befüllen von Airbags verwendet wird, in Sekundenbruchteilen für einen Innendruck von 10 bis 20 bar, das Profil wird entfaltet und erhält deutlich mehr Stabilität.

Die neuartigen crashaktive Metallstrukturen könnten neben dem Seitenaufprallschutz beispielsweise auch in den Seitenschwellern oder Sitzquerträgern zum Einsatz kommen. Diese haben den Vorteil, dass sie einige Zentimeter von der Aufprallzone entfernt sind. Der Gasgenerator muss also erst ausgelöst werden, wenn ein Aufprall definitiv stattgefunden hat. Denn das ist eines der noch ungelösten Probleme der neuartigen Träger: Ihre aktive Verformung ist - anders als die bereits in Serie eingesetzten Pre-Safe-Maßnahmen - nicht reversibel. Andererseits erfordert die Aktivierung weit außen an der Karosserie installierter, per Innendruck verformbarer Träger ein Auslösen schon vor dem Crash. Die Sensorik muss also höchst zuverlässige Signale liefern. Das Mercedes-Sicherheitssystem Pre-Safe kann bisher etwa den Beifahrersitz vor einem Unfall in die richtige Position bringen oder Fenster und Schiebdach schließen. Eine Erweiterung bietet sich an: Pre-Safe Pulse kann die Oberkörperbelastung der Insassen beim Seitencrash um rund ein Drittel reduzieren, indem diese vorher präventiv zur Fahrzeugmitte bewegt werden.

Das System nutzt dazu Luftkammern in den Seitenwangen der Rückenlehnen der Sitze. Melden die Fahrzeugsensoren, dass eine seitliche Kollision unvermeidbar ist, blasen sich diese in Bruchteilen von Sekunden auf und versetzen den Insassen einen leichten Anschub in die Seite. Dieser Impuls genügt, um die Passagiere um bis zu 50 Millimeter aus dem Gefahrenbereich zu bewegen. Der Voranstoß beschleunigt den Insassen bereits vor dem Aufprall in die Richtung, die er später durch den Unfall erfährt. Damit reduziert sich die auf den Insassen wirkende Belastung durch den Unfall. Wird das vorausschauende Sicherheitssystem aktiv, braucht der Sitz nicht ausgetauscht oder instand gesetzt zu werden – das System ist reversibel.

Basis hierfür ist der fahrdynamischen Multikontursitz der neuen E-Klasse: Dort werden bereits je nach Lenkeinschlag, Querbeschleunigung und Geschwindigkeit Fülldruck und Volumen der Luftkammern in den Seitenwangen der Rückenlehnen variiert, um Fahrer und Beifahrer besseren Seitenhalt zu bieten. Die Erweiterung ist demnach schon seriennah. Eine Eisplatte in der nächsten Kurve? Eine Nebelbank in drei Kilometern Entfernung? Ein plötzlicher Stau an einer Tagesbaustelle? Was bislang für böse Überraschungen sorgen konnte, verliert seine Schrecken, wenn der herannahende Autofahrer aktuell und rechtzeitig gewarnt wird. Diese Aufgabe sollen künftig die anderen Fahrzeuge im Verkehr übernehmen - automatisch und per Funk. Das ist der Grundgedanke der Interactive Vehicle Communication, an der Mercedes und andere Hersteller bereits seit Jahren forschen.

Den aktuellen Stand zeigt das ESF 2009: Die S-Klasse kann selbstständig ein herannahendes Einsatzfahrzeug etwa der Polizei erkennen und seinen Fahrer davor warnen, indem ein Symbol im Display eingeblendet wird. Ebenso ist es möglich, Schlechtwetter- oder Hinderniswarnungen zu empfangen und zu senden. Der Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen läuft dabei über so genannte "Ad hoc"-Netzwerke. Diese WLAN-Verbindungen werden über kurze Entfernungen spontan zwischen den Fahrzeugen gebildet. Gesendet und empfangen wird auf einer Frequenz von 5,9 Gigahertz über eine Distanz von bis zu 500 Metern. Doch die erzielbare Kommunikationsreichweite ist erheblich größer, denn entgegenkommende Fahrzeuge transportieren die Nachrichten weiter.

Diese Technik bietet erhebliches Potential in vielerlei Hinsicht, ist aber noch längst nicht serienreif. Experten schätzen: Erst wenn mindestens zehn Prozent aller Autos im Bestand vernetzt sind, kann eine sinnvolle Nutzung beginnen. Pre-Safe 360° überwacht mittels Sensorik das Fahrzeugumfeld in einem Bereich von bis zu 60 Metern nach hinten. Wird eine unvermeidliche Kollision registriert, werden rund 600 Millisekunden vor dem Aufprall die Bremsen aktiviert.

Wird bei einem Heckaufprall das bereits stehende Fahrzeug gebremst, lassen sich nicht nur Sekundärunfälle vermeiden - wenn das getroffene Fahrzeug etwa unkontrollierbar in einen Kreuzungsbereich oder auf einen Fußgängerüberweg katapultiert wird. Auch die Schwere möglicher Verletzungen an der Halswirbelsäule der Passagiere kann durch dieses Festbremsen vermindert werden, weil das Fahrzeug und damit der Körper der Insassen weniger stark beschleunigt wird.

Der Fahrer behält dabei aber stets das Kommando: Gibt er beispielsweise Gas, weil er dem herannahenden Fahrzeug nach vorne ausweichen kann, wird die Bremse sofort gelöst.

Entgegen der unter Autofahrern weit verbreiteten Meinung macht es keinen Sinn, bei einem drohenden Aufprall den Fuß vom Bremspedal zu nehmen. Richtig wäre es, mit voller Kraft auf der Bremse zu stehen. Doch Ergebnisse der Unfallforschung zeigen, dass der Fahrer des stehenden Fahrzeugs beim Aufprall bis zu 20 Zentimeter nach hinten verlagert wird. Unweigerlich rutschen so seine Füße von den Pedalen. Das ESF2009 verfügt neben den vorgestellten Sicherheitsideen über weitere Techniken. Dazu gehört ein besonders sicherer Kindersitz mit Rohrrahmen-Konstruktion und individuell auf die Kindesstatur justierbarer Höhe und Breite, das Schutzsystem für den Hybridantrieb und die zugehörige Lithium-Ionen-Batterie – und nicht zuletzt das serienmäßige oder optional erhältliche Sicherheits-Sammelsurium.

Dazu gehören u.a. der Abstandstempomat mit Notbremsfunktion, der Müdigkeitssensor, der Spurhalte- und Totwinkel-Assistent, der Bremsassistent Plus, die Nachtsichtkamera, aktive Kopfstützen und nicht zuletzt jene heutzutage selbstverständlichen Techniken, die noch vor wenigen Jahrzehnten so utopisch klangen wie heute der Brems-Airbag: Front-, Seiten- und Kopf-Airbags sowie ABS, ESP. Und schließlich der größte Lebensretter überhaupt – Sicherheitsgurte.