Testverfahren zur Bewertung und Verbesserung von Kinderschutzsystemen beim Pkw-Seitenaufprall

Die gegenwärtige europäische Regelung zur Prüfung und Zulassung von Kinderschutzsystemen (KSS) für Pkw (ECE-R44-03) beinhaltet dynamische Tests zur Frontal- und Heckaufprallsimulation. Der Seitenaufprall ist bisher nicht berücksichtigt, obwohl die Verletzungsschwere und die Folgekosten groß sind. Im Gegensatz zum Frontal- und Heckaufprall ist der Seitenaufprall gekennzeichnet durch eine direkte Lasteinleitung durch intrudierende Strukturen. Das Kinderschutzsystem und das Kind werden durch große Kontaktkräfte direkt beaufschlagt. Verletzungen des Kopfes und Halsbereichs von Kindern in KSS sind hierbei häufig und schwer. Seit 1993 beschäftigt sich daher eine ISO-Arbeitsgruppe (International Standardization Organisation) mit der Entwicklung eines Testverfahrens zur Prüfung von KSS beim Seitenaufprall. Die Ziele und entsprechende Ideen sowie Konzepte beteiligter Parteien sind bis heute kontrovers, so dass bisher keine endgültige Einigung im Rahmen der Arbeitsgruppe erzielt werden konnte. Ziel der vorliegenden Arbeit als Abschluss eines Projekts der BASt (Bundesanstalt für Straßenwesen) und dem Fachgebiet Kraftfahrzeuge der TU Berlin ist es, die komplexe Problematik zu dem Thema umfassend darzustellen und gleichzeitig einen ganzheitlichen Lösungsvorschlag anzubieten. Hierzu sind die Teilergebnisse der ISO-Arbeitsgruppe im ersten Schritt strukturiert und analysiert worden. Wissenslücken wurden detektiert und in einem weiteren Schritt beseitigt. Alle Teilergebnisse wurden im Rahmen der ISO-Arbeitsgruppe präsentiert, diskutiert und größtenteils auch akzeptiert. Der aktuelle Stand der ISO-WG1 ist somit maßgeblich von den hier erzielten Ergebnissen beeinflusst. Als Kern der vorliegenden Arbeit ist an der TU Berlin das Konzept für ein Testverfahren entwickelt, umgesetzt und geprüft worden. Die wesentlichen Parameter des realen Seitenaufpralls wie: Beschleunigungsniveau des gestoßenen Pkw, Delta-v des gestoßenen Pkw, Maximalintrusion beim gestoßenen Pkw sowie die maximale Intrusionsgeschwindigkeit im Kopfbereich sind wiedergegeben. In Abgrenzung zu aktuellen, komplexen Schlittentestverfahren, die z. B. zur Entwicklung von Seitenairbags dienen, ist die statische und dynamische Intrusionsgestalt einer realen Pkw-Seitenstruktur hingegen stark vereinfacht, aber ausreichend dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass es prinzipiell möglich ist, das Schutzpotential von rückwärtsgerichteten sowie vorwärtsgerichteten KSS mit dieser Prozedur zu analysieren. Die Seitenaufprallabbildungsgüte ist hoch bei einer gleichzeitig sehr guten Reproduzierbarkeit der Messergebnisse. So zeigen die Tests, dass die Kinematik des Kopf- und Halsbereichs im Wesentlichen von der Gestalt des KSS im Seitenbereich abhängig ist. Ausreichend große Seitenwangen können den Kopf flächig stützen und vermeiden so den direkten Kontakt zu intrudierenden Strukturen. Gleichzeitig wird die starke laterale Inklination der Halswirbelsäule reduziert. Die Belastungen am Kopf sind aber bei allen getesteten KSS hoch und liegen deutlich oberhalb diskutierter Grenzwerte. Bei genauer Betrachtung der KSS-Seitenwangenpolsterung fällt auf, dass diese entweder gar nicht oder nur rudimentär vorhanden ist. Modifikationen, die abschließend an KSS vorgenommen wurden, zeigen aber auf, dass bereits durch einfache technische Maßnahmen die Belastungen im Kopfbereich signifikant gesenkt werden können. Das mit dieser Arbeit vorgelegte Testverfahren bietet KSS-Herstellern wie auch dem Gesetzgeber die Möglichkeit, Schwächen von KSS aufzudecken und Modifikationen zielgerichtet durchzuführen. Durch die Berücksichtigung des realen Seitenaufpralls ist gewährleistet, dass alle Optimierungen seitens der KSS-Hersteller auch positiven Einfluss auf die passive Sicherheit von Kindern in Pkw haben können. Eine maximale Reduktion der schwer bzw. tödlich verletzten Kinder als Pkw-Insassen in Höhe von ca. 10% ist bei 100%-iger Marktdurchdringung mit optimal gestalteten Produkten realistisch. Dies entspricht einer Verringerung der Anzahl getöteter Kinder um ca. 10 sowie schwerverletzter Kinder um ca. 200 pro Jahr in Deutschland. BASt-Reihe "Fahrzeugtechnik" F 43