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Dies würde bei einem Unfall mit hoher Geschwindigkeit passieren, wenn es kein Airbag gebe, selbst wenn der Fahrer angeschnallt wäre. Es ist eine große technische Herausforderung, den menschlichen Körper aus einer hohen Geschwindigkeit und einer Zeitspanne von 100 Millisekunden zur Ruhe zu bringen, ohne ihm dabei großen Schaden zuzufügen. Um mehr über diese lebensrettende Technologie zu erfahren, sollten wir den Mechanismus des Aufblasen des Airbags verstehen, der interessanterweise durch eine chemische Explosion erfolgt.
Sicherheitsgurte sollten die Bewegung des menschlichen Körpers einschränken. Bei Unfällen üben solche Sicherheitsgurte jedoch eine enorme Kraft auf den Brustbereich aus und können Verletzungen der inneren Organe verursachen. Um diese enorme Kraft auf den Brustkorb zu vermeiden, lösen moderne Sicherheitsgurte den Sicherheitsgurt mit Hilfe eines Torsionssteifigkeit. Dadurch bewegt sich der Oberkörper leicht nach vorne, aber sobald der Torsionsstab den Gurt gelöst hat, wird die Bewegung des Oberkörpers hier gestoppt.
Bitte beachten Sie, dass der Sicherheitsgurt die Bewegung Ihres Oberkörpers, nicht aber die Ihres Nackens und Kopfes blockiert. Wenn Nacken und Kopf nicht blockiert werden, können Sie sich vorstellen, was dann passiert: Der Kopf macht bei einem Hochgeschwindigkeitsunfall eine perfekte Pendelbewegung. Selbst mit Sicherheitsgurt können die Folgen verheerend sein.
Aus diesem Grund haben Ingenieure die Idee des Airbags entwickelt. Airbags haben eine dämpfende Wirkung und verhindern gleichzeitig, dass Sie auf das Armaturenbrett aufschlagen. Der allererste Versuch, den Airbag mit Hilfe von Druckluft aufzublasen, scheiterte. Diese Konstruktion hatte zwei Hauptprobleme: Erstens war die Feder nicht in der Lage, den Aufprall genau zu bestimmen, und zweitens war die Druckluft nicht in der Lage, den Airbag schnell genug zu füllen, um Schäden durch den Aufprall zu verhindern. Aus diesen Gründen wurden sie nicht kommerziell genutzt.
Der Gründer von Joyson Safety Systems, Alan Kay Breed, hat einige bahnbrechende Erfindungen gemacht, um diese Probleme zu lösen. Zunächst verbesserte er die Genauigkeit des Sensors durch den Einsatz eines Ball-in-Tube-Sensors. Bei diesem Sensor wird eine Stahlkugel mit Hilfe eines Magneten in Position gehalten. Bei einer Kollision bremst das Auto sehr schnell ab, aber die Kugel wird aufgrund ihrer Trägheit vom Magneten getrennt. Die Kugel bewegt sich nach vorne, um den Stromkreis zu schließen, und sendet ein Signal an die Luftpumpe.
Der zweite und größte Beitrag war die Verwendung von chemischen Sprengstoffen anstelle von Druckluft. Hybrid verwendete zu diesem Zweck eine Chemikalie namens Natriumazid. Die Besonderheit von Natriumazid besteht darin, dass sich diese feste Chemikalie bei einer Temperatur von mehr als 300 Grad Celsius schnell und direkt in einen gasförmigen Zustand verwandelt. Die 50 Gramm Natriumazid erzeugen fast 70 Liter Stickstoff. Diese Chemikalie wird in einen luftdichten Zylinder des Lenkrads gefüllt.
Das vom Kugelsensor gesendete elektrische Signal wird durch eine pyrotechnische Vorrichtung geleitet. Dabei handelt es sich um einen dünnen, widerstandsfähigen Draht. Wenn der Strom durch sie fließt, erzeugt er eine Temperatur von mehr als 300 Grad Celsius. Dies führt dazu, dass das Natriumazid explodiert und sehr schnell Stickstoffgas erzeugt. Dadurch kann sich der Sack innerhalb von 30 Millisekunden aufblasen. Diese beiden Durchbrüche machten Airbags für die kommerzielle Nutzung möglich.
Dieses Patentdesign der Breed Corporation wurde 1988 von Chrysler in ihren Dodge Daytona Modellen eingeführt. Dies war ein großer Erfolg, und alle anderen Autohersteller begannen, ähnliche Airbag-Technologien einzuführen. Diese Konstruktion hat jedoch zwei große Nachteile.
Sicherheitsgurte sollten die Bewegung des menschlichen Körpers einschränken. Bei Unfällen üben solche Sicherheitsgurte jedoch eine enorme Kraft auf den Brustbereich aus und können Verletzungen der inneren Organe verursachen. Um diese enorme Kraft auf den Brustkorb zu vermeiden, lösen moderne Sicherheitsgurte den Sicherheitsgurt mit Hilfe eines Torsionssteifigkeit. Dadurch bewegt sich der Oberkörper leicht nach vorne, aber sobald der Torsionsstab den Gurt gelöst hat, wird die Bewegung des Oberkörpers hier gestoppt.
Bitte beachten Sie, dass der Sicherheitsgurt die Bewegung Ihres Oberkörpers, nicht aber die Ihres Nackens und Kopfes blockiert. Wenn Nacken und Kopf nicht blockiert werden, können Sie sich vorstellen, was dann passiert: Der Kopf macht bei einem Hochgeschwindigkeitsunfall eine perfekte Pendelbewegung. Selbst mit Sicherheitsgurt können die Folgen verheerend sein.
Aus diesem Grund haben Ingenieure die Idee des Airbags entwickelt. Airbags haben eine dämpfende Wirkung und verhindern gleichzeitig, dass Sie auf das Armaturenbrett aufschlagen. Der allererste Versuch, den Airbag mit Hilfe von Druckluft aufzublasen, scheiterte. Diese Konstruktion hatte zwei Hauptprobleme: Erstens war die Feder nicht in der Lage, den Aufprall genau zu bestimmen, und zweitens war die Druckluft nicht in der Lage, den Airbag schnell genug zu füllen, um Schäden durch den Aufprall zu verhindern. Aus diesen Gründen wurden sie nicht kommerziell genutzt.
Der Gründer von Joyson Safety Systems, Alan Kay Breed, hat einige bahnbrechende Erfindungen gemacht, um diese Probleme zu lösen. Zunächst verbesserte er die Genauigkeit des Sensors durch den Einsatz eines Ball-in-Tube-Sensors. Bei diesem Sensor wird eine Stahlkugel mit Hilfe eines Magneten in Position gehalten. Bei einer Kollision bremst das Auto sehr schnell ab, aber die Kugel wird aufgrund ihrer Trägheit vom Magneten getrennt. Die Kugel bewegt sich nach vorne, um den Stromkreis zu schließen, und sendet ein Signal an die Luftpumpe.
Der zweite und größte Beitrag war die Verwendung von chemischen Sprengstoffen anstelle von Druckluft. Hybrid verwendete zu diesem Zweck eine Chemikalie namens Natriumazid. Die Besonderheit von Natriumazid besteht darin, dass sich diese feste Chemikalie bei einer Temperatur von mehr als 300 Grad Celsius schnell und direkt in einen gasförmigen Zustand verwandelt. Die 50 Gramm Natriumazid erzeugen fast 70 Liter Stickstoff. Diese Chemikalie wird in einen luftdichten Zylinder des Lenkrads gefüllt.
Das vom Kugelsensor gesendete elektrische Signal wird durch eine pyrotechnische Vorrichtung geleitet. Dabei handelt es sich um einen dünnen, widerstandsfähigen Draht. Wenn der Strom durch sie fließt, erzeugt er eine Temperatur von mehr als 300 Grad Celsius. Dies führt dazu, dass das Natriumazid explodiert und sehr schnell Stickstoffgas erzeugt. Dadurch kann sich der Sack innerhalb von 30 Millisekunden aufblasen. Diese beiden Durchbrüche machten Airbags für die kommerzielle Nutzung möglich.
Dieses Patentdesign der Breed Corporation wurde 1988 von Chrysler in ihren Dodge Daytona Modellen eingeführt. Dies war ein großer Erfolg, und alle anderen Autohersteller begannen, ähnliche Airbag-Technologien einzuführen. Diese Konstruktion hat jedoch zwei große Nachteile.
Erstens ist das Gas, das nach der Natriumazid-Explosion entsteht, giftig. Das Natriummetall in den Abgasen verursacht die Probleme. Die Wissenschaftler konnten dieses Problem durch Zugabe von Kaliumnitrat und Siliziumdioxid neutralisieren.
Erinnern Sie sich an den berüchtigten Rückruf von 67 Millionen Airbags durch Takata? Dieser Vorfall ist auf eine berüchtigte Eigenschaft von Natriumazid zurückzuführen: Es nimmt leicht Feuchtigkeit auf. Wenn es in der Entwicklungsphase oder bei der Herstellung zu einem Leck kommt, nimmt Natriumazid Feuchtigkeit auf. Nach der Feuchtigkeitsaufnahme kommt es bei der Auslösung der Chemikalie zu heftigen Explosionen, wodurch die Airbags platzen und Splitter auf die Insassen fliegen. Genau das ist bei den Airbags von Takata passiert. Letztlich ging das Unternehmen in Konkurs.
Um solche bedauerlichen Vorfälle zu vermeiden, ist der Zusatz eines Trocknungsmittels hilfreich, und für Bauteile wie Airbags sind strenge Qualitätskontrollen erforderlich. Heutzutage wird Natriumazid durch Guanidinnitrat als Gasgenerator ersetzt. Es ist weniger giftig als Natriumazid und weniger explosiv; es ist unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit. Jetzt müssen wir uns keine Sorgen mehr über Explosionen und schädliche Gase machen.
Auch nach diesen beiden Konstruktionsänderungen litten die elektromechanischen sensor-gestützten Airbags unter einem weiteren Problem: Sie wurden gelegentlich auch dann ausgelöst, wenn sie in ein Schlagloch fielen. Der Grund: Die elektrischen Schalter liefern keine Informationen über die Verzögerungsrate, die zur Bestimmung der Schwere des Aufpralls erforderlich ist. Das heißt, sie können nicht zwischen einem Schlagloch und einem Unfall unterscheiden.
Aus diesem Grund werden heutzutage MEMS-Sensoren mit einer fortschrittlichen elektronischen Steuereinheit verwendet, um den Aufprall genauer zu erkennen. Dabei handelt es sich um ein kapazitätsbasiertes Verfahren, mit dem sich die Schwere des Aufpralls leicht bestimmen lässt. Die ECU erhält auch Daten von den Raddrehzahlsensoren, Gyroskopen, Bremsdrucksensoren und Sitzbelegungssensoren. Der Algorithmus bestimmt anhand der Schwere des Aufpralls, wann der Gasgenerator ausgelöst und wie stark der Airbag aufgeblasen werden soll. Der Zünder zündet den Sprengstoff innerhalb von zwei Millisekunden und füllt den Sack innerhalb von 20 bis 30 Millisekunden. Der Airbag bleibt 100 Millisekunden lang vollständig geöffnet.
Jetzt ist der Airbag bereit, Sie abzufedern. Der Airbag verteilt die Aufprallkraft auf einen größeren Bereich. Er bläst sich nicht nur auf, sondern lässt auch Luft ab, um Sie beim Aufprall abzubremsen. Wenn die Luft entweicht, hat er mehr Zeit, sich fortzubewegen. In Airbags sind zwei Entlüftungslöcher zu sehen: Die Luft entweicht aus diesen Löchern und der Airbag entleert sich, um Ihren Körper abzubremsen.
Wissen Sie, warum der Airbag in einigen Automodellen nicht funktioniert, wenn Sie nicht angeschnallt sind? Die Geschwindigkeit, mit der der Airbag aufgeblasen wird, ist enorm — etwa 320 km/h. Wenn Sie während des Aufblasens gegen den Airbag stoßen, ist das tödlich. Vergessen Sie also nicht, Ihren Sicherheitsgurt anzulegen, damit diese wunderbare Airbag-Technologie funktionieren kann.
Bis zum nächsten Mal, herzlichen Dank.
Erinnern Sie sich an den berüchtigten Rückruf von 67 Millionen Airbags durch Takata? Dieser Vorfall ist auf eine berüchtigte Eigenschaft von Natriumazid zurückzuführen: Es nimmt leicht Feuchtigkeit auf. Wenn es in der Entwicklungsphase oder bei der Herstellung zu einem Leck kommt, nimmt Natriumazid Feuchtigkeit auf. Nach der Feuchtigkeitsaufnahme kommt es bei der Auslösung der Chemikalie zu heftigen Explosionen, wodurch die Airbags platzen und Splitter auf die Insassen fliegen. Genau das ist bei den Airbags von Takata passiert. Letztlich ging das Unternehmen in Konkurs.
Um solche bedauerlichen Vorfälle zu vermeiden, ist der Zusatz eines Trocknungsmittels hilfreich, und für Bauteile wie Airbags sind strenge Qualitätskontrollen erforderlich. Heutzutage wird Natriumazid durch Guanidinnitrat als Gasgenerator ersetzt. Es ist weniger giftig als Natriumazid und weniger explosiv; es ist unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit. Jetzt müssen wir uns keine Sorgen mehr über Explosionen und schädliche Gase machen.
Auch nach diesen beiden Konstruktionsänderungen litten die elektromechanischen sensor-gestützten Airbags unter einem weiteren Problem: Sie wurden gelegentlich auch dann ausgelöst, wenn sie in ein Schlagloch fielen. Der Grund: Die elektrischen Schalter liefern keine Informationen über die Verzögerungsrate, die zur Bestimmung der Schwere des Aufpralls erforderlich ist. Das heißt, sie können nicht zwischen einem Schlagloch und einem Unfall unterscheiden.
Aus diesem Grund werden heutzutage MEMS-Sensoren mit einer fortschrittlichen elektronischen Steuereinheit verwendet, um den Aufprall genauer zu erkennen. Dabei handelt es sich um ein kapazitätsbasiertes Verfahren, mit dem sich die Schwere des Aufpralls leicht bestimmen lässt. Die ECU erhält auch Daten von den Raddrehzahlsensoren, Gyroskopen, Bremsdrucksensoren und Sitzbelegungssensoren. Der Algorithmus bestimmt anhand der Schwere des Aufpralls, wann der Gasgenerator ausgelöst und wie stark der Airbag aufgeblasen werden soll. Der Zünder zündet den Sprengstoff innerhalb von zwei Millisekunden und füllt den Sack innerhalb von 20 bis 30 Millisekunden. Der Airbag bleibt 100 Millisekunden lang vollständig geöffnet.
Jetzt ist der Airbag bereit, Sie abzufedern. Der Airbag verteilt die Aufprallkraft auf einen größeren Bereich. Er bläst sich nicht nur auf, sondern lässt auch Luft ab, um Sie beim Aufprall abzubremsen. Wenn die Luft entweicht, hat er mehr Zeit, sich fortzubewegen. In Airbags sind zwei Entlüftungslöcher zu sehen: Die Luft entweicht aus diesen Löchern und der Airbag entleert sich, um Ihren Körper abzubremsen.
Wissen Sie, warum der Airbag in einigen Automodellen nicht funktioniert, wenn Sie nicht angeschnallt sind? Die Geschwindigkeit, mit der der Airbag aufgeblasen wird, ist enorm — etwa 320 km/h. Wenn Sie während des Aufblasens gegen den Airbag stoßen, ist das tödlich. Vergessen Sie also nicht, Ihren Sicherheitsgurt anzulegen, damit diese wunderbare Airbag-Technologie funktionieren kann.
Bis zum nächsten Mal, herzlichen Dank.