DIE AKTIVE UND PASSIVE SICHERHEITDiestandardsderaktivenundpassivensicherheitdesaudia1gehenweitüberdiegesetzlichen

BestimmungenunddieanforderungenvonVerbrauchertestshinaus.entwicklungszielwar,das

zusammenwirkenvonRückhaltesystemen,LenksäuleundKarosseriestrukturhervorragendaufeinander

abzustimmenundsodeninsasseneinenmöglichstumfassendenschutzimrealenunfallgeschehen

zubieten.

audi a1 FahRzeugsicheRheit

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siCherheiTsauslegung

Mit dem A1 erweitert Audi die Kompakt-klasse und bringt ein hohes Maß an aktiver und passiver Sicherheit in dieses Segment. Audi steht auch im A1 für sein anerkannt hohes Sicherheitsniveau ver-bunden mit einem dynamischen Fahrer-lebnis. Das Dynamikfahrwerk sowie das speziell abgestimmte Elektronische Stabi-lisierungsprogramm ESP der neuesten Generation mit elektronischer Quersperre reduzieren das Unfallrisiko. Sollte ein Aufprall dennoch nicht zu vermeiden sein, sorgen passive Sicherheitssysteme für einen bestmöglichen Schutz der Insassen.

Entwicklungsziel war, das Zusammen-wirken von Rückhaltesystemen, Lenk-säule und Karosseriestruktur optimal und robust aufeinander abzustimmen. Ausge-legt wurde auf die hohen internen Sicher-heitsstandards, die über die gesetzlichen Bestimmungen und die Anforderungen von Verbrauchertests hinausgehen. Erkenntnisse aus der AARU Verkehrsun-fallforschung (Audi Accident Research Unit) sowie fundierte Erfahrungen der Ingenieure bildeten die Grundlage für die Weiterentwicklung der passiven Schutz-systeme, mit dem Ziel, den Insassen einen möglichst umfassenden Schutz im realen Unfallgeschehen zu bieten.

PassiVe siCherheiT

Hohe Karosseriesteifigkeit mit beanspru-chungsgerechter Materialgüte und Wand-stärkenauswahl, energieabsorbierende Zonen im Vorder- und Hinterwagenbe-reich sowie die bedarfsgerechte Auslegung der Lastpfade bilden die Grundlage für den guten Insassenschutz im Audi A1. Abhängig von der Unfallart reagieren die passiven Rückhaltesysteme und vermin-dern die auf die Insassen wirkenden Kräfte. Dreipunkt-Automatikgurte mit pyrotechnischen Gurtstraffern und Gurt-kraftbegrenzern sorgen für eine frühe Ankopplung und fixieren den Insassen in einer günstigen Position.

Das Schutzpotenzial wird durch die Abstimmung von Sicherheitsgurt, Sicher-heitslenksäule und Airbag weiter ergänzt und bietet darüber hinaus Fuß- und Bein-schutz durch energieabsorbierende Schäume im Kniebereich und das Sicher-heitsfußhebelwerk. Mithilfe eines Sitzbe-

legungssensors werden Fahrer und Beifah-rer, abhängig von der Fahrgeschwindigkeit daran erinnert, den Sicherheitsgurt anzu-legen. Für die Fondinsassen wird jede Änderung des Gurtstatus audiovisuell angezeigt.

Ebenso zur Sicherheitsausstattung gehören die konstruktive Gestaltung der Sitze und der Kopfstützen. Im Falle einer Heckkollision wird hierbei das Verlet-zungsrisiko an der Halswirbelsäule durch das integrale Kopfstützensystem gemindert.

Wesentliche Bestandteile des Seiten-aufprallschutzes sind die im Dachrahmen integrierten Kopfairbagsysteme und die in den Lehnen der Vordersitze verbauten Seitenairbags. Diese Rückhaltesystem-komponenten sind eng mit dem Crash-verhalten von Rohbau und Türverklei-dungen sowie des Türaufprallträgersys-tem abgestimmt und liefern im Seitenlastfall einen effektiveren Unfall-schutz durch niedrige Insassenbelas-tungswerte. Isofix-Verankerungen für Kindersitze im Fond, die Beifahrerairbag-Deaktivierung zur Mitnahme von Kinder-sitzen auf dem Beifahrersitz und die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr nach einem Crash runden das Sicherheitspaket ab. Der Vorderwagen wurde so gestaltet, dass er Fußgängern im Kollisionsfall einen möglichst guten Schutz bietet.

Die Auslegung und Detailabstimmung aller Komponenten erfolgte im Rahmen eines bei Audi bewährten und permanent optimierten Entwicklungsprozesses durch intensive Zusammenarbeit sowie enge Verzahnung der verschiedenen Fachabtei-lungen aus Konstruktion, Simulation und Versuch. Durch den umfassenden Einsatz numerischer Simulationsmethoden und dem dadurch hohen Reifegrad der Erpro-bungsträger sowie einer Vielzahl von Komponenten-, Schlitten- und Gesamt-fahrzeugversuchen wurden die Anforde-rungen zielgerichtet und mit hoher Quali-tät erreicht.

auslegung FrOnTsChuTZ

Bei der Entwicklung der Karosserie des Audi A1 stand die Crashsicherheit im Mittel-punkt. Grundlage dafür bilden die stabile Fahrgastzelle mit gezielten Verstärkungen im Bereich der Schweller und A-Säulen, die diese umgebenden Deformationszonen und die darauf ausgelegten Insassenschutzsys-

dr. ThOMas sChWarZistLeiterProjekte/ProzesseFahrzeug-

sicherheitbeiderauDiaginingolstadt.

andreas TsChriTTer istProjektleiterinderentwicklung

FahrzeugsicherheitbeiderauDiaginingolstadt.

TObias KöPPelistverantwortlichfürdieFront-Rückhalte-

systemauslegunga0-KlasseinderentwicklungFahrzeugsicherheitbeider

auDiaginingolstadt.

andreas Meieristverantwortlichfürdie

Front-strukturauslegunga0-KlasseinderentwicklungFahrzeugsicherheitbeider

auDiaginingolstadt.

MarKus geissistverantwortlichfürdieentwicklung

sensoralgorithmena0-KlasseinnerhalbderFahrzeugsicherheitbeiderauDiag

iningolstadt.

arTurO llaMaZares istverantwortlichfürdieFunktionsaus-

legungFußgängerschutza0-KlasseinderentwicklungFahrzeugsicherheitbeider

auDiaginingolstadt.

autOReN

75Juni2010 audia1

teme. Mit Unterstützung numerischer Simu-lationsmethoden wurde eine konsequent auf Sicherheit ausgerichtete Karosseriestruk-tur entwickelt, ➊.

Durch den Einsatz des lastverteilenden Crashmanagementsystems wird bei einem Offsetcrash die eingebrachte Energie auch auf den stoßabgewandten Längsträger geführt. Das Resultat ist eine homogenere Vorderwagenbelastung. Die Längsträgerab-stimmung erzeugt einen sehr guten Verzöge-rungsverlauf des Fahrzeugs, der die Insassen-belastungen auf geringem Niveau hält.

Um die biomechanischen Belastungen der unteren Extremitäten zu senken, wurde bei der Entwicklung hoher Wert auf einen intrusionsarmen Fußraum gelegt. Dieses wird durch den Einsatz einer formgehärteten Rahmenstirnwand mit sehr hoher Festigkeit bei geringem Gewicht erreicht. Unterstützt wird der Schutz der Unterschenkel und Füße durch ein crashoptimiertes Fußhebelwerk und Polsterungen im Teppich.

Um den auf der Fahrerseite geringeren Vorverlagerungsweg zu erhöhen, wird das bewährte Konzept der energieabsor-bierenden Lenksäule eingesetzt. Diese nimmt durch Deformation zusätzlich Energie auf und reduziert damit das Ver-letzungsrisiko des Fahrers. Die Unterseite der Lenksäule ist mit einem Schaum und einem Lastverteiler abgedeckt, um das Risiko von Knie- und Oberschenkelverlet-zungen zu minimieren. Gemeinsam mit Fahrer- und Beifahrerairbag, Gurtsystem und crashoptimierten Sitzen bietet der Audi A1 mit seinem Frontal-Rückhalte-system bestmögliche Rückhaltung bei reduziertem Verletzungsrisiko.

Trotz konträrer Anforderungen bei lang-samen und schnellen Crashabläufen konnte eine für alle Lastfälle optimale Hin-terwagenstruktur entwickelt werden. Form-gehärtete hintere Längsträger bilden die Basis, um im Zusammenspiel mit der Fahr-gastzelle den Überlebensraum der Insassen sowie die Dichtigkeit des Kraftstofftanks so optimal wie möglich zu gestalten.

auslegung seiTensChuTZ

Ein Schwerpunkt bei der Entwicklung ist die Auslegung eines effektiven Seiten-schutzes. Bei einem Seitenaufprall ist der zum Schutz des Insassen verfügbare Raum wesentlich geringer als bei einer Frontalkollision. Um dieser Herausforde-

rung gerecht zu werden, ist eine bedarfs-gerechte Abstimmung zwischen Insassen-schutzsystemen und einer steifen Fahr-gastzelle zwingend erforderlich.

Die hochfeste B-Säule ist dabei ein Kernelement für eine wirksame Vertei-lung der auftretenden Kräfte. Sie leitet die Kraft bei einem seitlichen Aufprall zum Schweller sowie in den Dachrah-men. Die für die hohen Belastungen eines Pfahlcrashs ausgelegten Sitzquer-träger geben die Energie an den Unter-boden weiter und schaffen dadurch einen ausreichend großen Überlebens-raum für den Insassen. Die Türen mit den hochfesten Türaufprallträgern ermöglichen eine Absorption der Kraft. Dadurch wird sowohl die Eindringge-schwindigkeit als auch die Intrusions-

➊Korrelationsimulation/VersuchimOffset-Deformable-Barrier-crashtest(ODB)mit40%Überdeckung,Frontalcrash(20mszeitintervalle)

audi a1 FahRzeugsicheRheit

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tiefe auf ein Minimum reduziert. Die auf die Leistungsfähigkeit der Karosserie abgestimmte Innenraumgestaltung im Zusammenspiel mit den Rückhaltesyste-men minimiert die Verletzungswahr-scheinlichkeit für den Insassen. Der neue Audi A1 ist serienmäßig mit in die vorderen Sitze integrierten Thorax-/Becken-Seitenairbags sowie dem Audi Kopfschutzystem „Sideguard“ ausgestat-tet. Damit ist ein wirkungsvolles Schutz-potenzial in jeder Sitzstellung des Insas-sen gewährleistet.

Crashsensierung und airbagauslösung

Das Airbag-Auslösesystem besteht aus vier Satellitensensoren und einem zentra-len Airbagsteuergerät, das für die Vernet-

zung der Sicherheitskomponenten zustän-dig ist, 2.

Schon in der Konzeptphase wurde mit-hilfe von virtuellen Prototypen und zukunftsweisenden Simulationsverfahren das Airbag-Auslösesystem ausgelegt, lange bevor sich das Gesamtsystem im ersten Crashtest beweisen musste. Mit-hilfe der virtuellen Fahrzeugentwicklung konnte die Art, Anzahl und Positionierung der zu verwendenden Sensoren frühzeitig festgelegt werden, um eine hervorragende Auslösung der Rückhaltesysteme im Crash (Airbags, Gurtstraffer) herzustellen. Der Audi A1 verfügt über ein innovatives Sen-sorkonzept, das die hohen Anforderungen der Marke Audi an die Insassensicherheit widerspiegelt.

Das Airbagsteuergerät integriert drei interne, voneinander unabhängige

Beschleunigungssensoren, zwei Sensoren in Fahrzeuglängsrichtung und einen in Fahrzeugquerrichtung. Durch die Ausrich-tung der internen Sensoren und der Positi-onierung des Airbagsteuergeräts nahe am Fahrzeugschwerpunkt ist dieses in der Lage, mithilfe eines komplexen Crashalgo-rithmus die Auslöseentscheidung für alle Frontal-, Seiten- und Heckcrashs zu tref-fen. Der gezielte Einsatz von Satelliten-sensoren an geeigneten Fahrzeugpositi-onen erhöht zudem maßgeblich die Aus-lösegüte des Systems. So kann im Verlauf einer Frontalkollision frühzeitig über einen Beschleunigungssensor im Front-endmodul des Fahrzeugs auf die Crash-schwere zurückgeschlossen werden, um die Rückhaltemittel rechtzeitig und zuver-lässig anzusteuern. In den Vordertüren des Fahrzeugs befinden sich Drucksen-soren, die für die Seitencrasherkennung eingesetzt werden. Während einer Seiten-kollision messen diese Sensoren den durch die Deformation der Vordertüren verursachten Luftdruckanstieg, der wie-derum ein Maß für die Crashschwere dar-stellt. Weiterhin wird für die Seitencrash-erkennung ein auf Höhe der C-Säule und fahrzeugmittig angebrachter Beschleuni-gungssensor eingesetzt, der vor allem zum Tragen kommt, falls die Fahrzeugtü-ren im Seitencrash nicht ausreichend deformiert werden. Somit können bei seit-lichen Trefferlagen am Hinterwagen, die keinen Druckanstieg in den Türen nach sich ziehen, geeignete Rückhaltemittel für die Fondpassagiere ausgelöst werden. Die Kombination aus Druck- und Beschleuni-gungssensoren im Seitencrash trägt den extrem hohen Anforderungen an die Aus-lösezeiten der Seitenrückhaltemittel Rech-nung. Zudem unterstützen die unter-schiedlichen physikalischen Messprin-zipien die Robustheit gegenüber Fehlauslösungen. Eine Heckcrasherken-nung und die daraus resultierende Ansteuerung der Rückhaltemittel erfolgt mittels der beiden im Airbagsteuergerät integrierten Beschleunigungssensoren in Fahrzeuglängsrichtung.

Neben der Auslösung der schützenden Rückhaltesysteme Gurtstraffer und Airbags kommuniziert das Airbagaus-lösesystem im Crashfall mit anderen Steuergeräten; der Warnblinker wird aktiviert, das Innenraumlicht wird angeschaltet und die Kraftstoffpumpe wird abgeschaltet.2VernetzungpassiverRückhaltesysteme

audi a1 FahRzeugsicheRheit

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DO

I: 10

.136

5/s3

5778

-010

-040

4-2

FussgÄngersChuTZ

Aufgrund seiner hohen Konzeptrelevanz hatte der Fußgängerschutz bei der Ausle-gung des A1-Vorderwagens von Anfang an hohe Priorität. Eine Herausforderung war es, die vorgegebenen technischen Randbedingungen, etwa hinsichtlich des Vorderwagenpackages, mit dem sport-

lichen Design in Einklang zu bringen. Durch eine enge Verzahnung von Versuch und Simulation wurden bauraumoptimale Lösungen gefunden, die für einen deutlich über die Gesetzesanfor derungen hinaus-reichenden Personenschutz sorgen.

➌ zeigt beispielhaft die gute Prognose-fähigkeit der Simulation bei einem Kopf-aufprall auf die Fronthaube.

Ein effizient konstruiertes Stoßfänger-system sorgt, trotz eines kurzen Überhangs, für eine deutliche Reduzierung der Bein-verletzungen bei einem Fußgängerunfall. Hierfür wurde der Aluminium-Stoßfänger-querträger stark verprägt. Ferner wurde der energieabsorbierende Fußgängerschutz-Schaum geo metrisch optimiert.

Ein wesentliches Designelement des A1 ist seine umgreifende Frontklappe. Diese wurde durch frühzeitigen Einsatz von Simulation sowohl bezüglich Fußgänger-schutz als auch Steifigkeit optimiert. Damit ist ein hervorragender Schutz des Kopfs vor Verletzungen durch die Fronthaube verbunden und ein Durchschlagen auf harte Teile im Motorraum kann vermieden werden. Es werden auch die hohen Steifig-keitsanforderungen erreicht, beispielsweise bezüglich Windlast oder Torsionssteifig-keit. Es kommen zwei Frontklappenschlös-ser zum Einsatz. Darüber hinaus wurde das attraktive Design durch eine definierte Gestaltung der Scharniere, des Innenblechs sowie der Schloss- und Scharnierverstär-kungen ermöglicht. Als Ergebnis dieser Entwicklung wurde der neue Audi A1 nach der neuen europäischen Verordnung EG 78/2009 Phase 2 homologiert und erfüllt somit bereits jetzt die Gesetzesanforde-rungen des Jahres 2013.

➌Korrelationsimulation/VersuchbeiKopfaufschlagaufdieFronthaube

79Juni2010 audia1

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Blindtext, blinder Text und Blind

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Wie funktioniert der neue Audi Q5?

technik bewegt.