Passive Sicherheit von Kraftfahrzeugen: Biomechanik, Simulation, Sicherheit im Entwicklungsprozess ; mit 32 Tabellen
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
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Format: | Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg
Mai 2006
|
Ausgabe: | 2., überarb. und erw. Aufl. |
Schriftenreihe: | ATZ-MTZ-Fachbuch
|
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | Auch als Internetausgabe Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke |
Beschreibung: | XII, 429 S. Ill., graph. Darst. 24 cm |
ISBN: | 3834801135 9783834801135 |
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Inhaltsverzeichnis
Vorwort zur zweiten Auflage v
Danksagung vi
1 Die passive Sicherheit 1
1.1 Sicherheitswissenschaftliche Grundbegriffe 1
1.2 Die passive Fahrzeug Sicherheit als Teilgebiet der
Straßenverkehrssicherheit 2
Literaturnachweis zu Kapitel 1 7
2 Unfallforschung 9
2.1 Unfalldatenerhebung und Statistik 11
2.1.1 Zielsetzung der Unfallstatistik 12
2.1.2 Polizeilich erhobene Unfalldaten 12
2.1.3 In depth Untersuchungen 13
2.2 Unfallmechanik und rekonstruktion 15
2.2.1 Rekonstruktion von Unfällen 16
2.2.2 Unfallschwere 18
2.3 Unfallanalyse 19
2.3.1 Aufklärung der Unfallursachen 20
2.3.2 Ableitung von Verbesserungsmaßnahmen 21
2.4 Strukturierung des Unfallgeschehens 23
2.4.1 Unfallart 24
2.4.2 Unfalltyp 26
2.4.3 Kollisionsart 28
2.4.4 Kollisionstyp 32
2.4.5 Aufprallart 37
2.4.6 Aufpralltyp 39
2.4.7 Belastungsart und Belastungstyp 41
2.4.8 Verletzungsart und Verletzungstyp 45
Literaturnachweis zu Kapitel 2 47
3 Biomechanik 49
3.1 Anatomie des menschlichen Körpers und Verletzungsmechanismen 49
3.1.1 Der Kopf 50
3.1.2 Die Wirbelsäule 55
3.1.3 Der Thorax 67
Inhaltsverzeichnis IX
3.1.4 Das Abdomen und das Becken 75
3.1.5 Die Extremitäten 84
3.2 Verletzungsschwere und deren Monetarisierung 94
3.2.1 Verletzungsschweregrad 95
3.2.2 Verletzungsskalierung nach AIS 96
3.2.3 Andere Verletzungsskalierungen 97
3.2.4 Monetäre Bewertung der Verletzungsschwere 99
3.3 Verletzungs und Schutzkriterien 101
3.3.1 Definitionen 102
3.3.2 Untersuchungsmethoden zur Ermittlung von Schutzkriterien 105
3.3.3 Gesetzlich festgelegte Schutzkriterien 111
3.3.4 Schutzkriterien in der Diskussion 122
Literaturnachweis zu Kapitel 3 134
4 Sicherheitsmaßnahmen 143
4.1 Zielsetzung und Definitionen 143
4.1.1 Selbst und Kontrahentenschutz 144
4.1.2 Wirkrichtung der Schutzmaßnahmen 145
4.2 Schutzprinzipien 145
4.2.1 Energetische Betrachtung 145
4.2.2 Wechselwirkung zwischen Frontal und Seitenkollision 148
4.2.3 Kompatibilität 148
4.2.4 Prinzip des Geschwindigkeitsangleichs 157
4.2.5 Ride Down Effekt 160
4.2.6 Out of Position Situation 162
4.3 Maßnahmen zum Selbstschutz 164
4.3.1 Karosserie und Deformationsstruktur 164
4.3.2 Gurtsysteme und komponenten 170
4.3.3 Airbag Systeme und Komponenten 185
4.3.4 Insassenschutz Systeme 200
4.3.5 Selbstschutzmaßnahmen für Zweirad Fahrer 212
4.3.6 Selbstschutzmaßnahmen für Nutzfahrzeuge 217
4.4 Maßnahmen zum Kontrahentenschutz 223
4.4.1 Maßnahmen am PKW zum Schutz äußerer
Verkehrsteilnehmer 223
4.4.2 Maßnahmen am NFZ zum Schutz von PKW Insassen
und äußeren Verkehrsteilnehmern 228
4.5 Nachkollisionäre und sonstige Sicherheitsmaßnahmen 233
Literaturnachweis zu Kapitel 4: 240
5 Sensorik zur Unfalldetektierung 243
5.1 Entwicklung der Sensorik 244
5.1.1 Mechanische Sensoren 244
5.1.2 Elektromechanische Sensoren 245
5.1.3 Elektronische Sensoren 250
X Inhaltsverzeichnis
5.2 Seiten Sensoren 258
5.2.1 Beschleunigungssensoren 259
5.2.2 Druck Sensor 259
5.3 Up Front Sensor 260
5.4 Systeme zur Insassen Erkennung 261
5.4.1 Kindersitz Erkennung 262
5.4.2 Sitzgebundene Systeme 263
5.4.3 Optische Systeme 265
5.4.4 Übersicht zu Insassen Erkennungssystemen 265
5.5 PreCrash Sensorik 266
5.6 Airbag Elektronik 268
5.6.1 Spannungsversorgung und Energiereserve 270
5.6.2 Sensoren sowie Steuerungs und Überwachungseinheiten 270
5.6.3 Zündungseinrichtung 270
5.6.4 Speicherung von Ereignisdaten 271
5.7 Sicherheitsanforderungen an die Airbag Elektronik 271
5.7.1 Mechanische Systeme 272
5.7.2 Elektromechanische Systeme 272
5.7.3 Elektronische Systeme 273
5.7.4 Integritätslevel ür die Zuverlässigkeit 277
5.8 Datenübertragung 278
5.8.1 Bus Systeme 280
5.8.2 Bus fähige Anzünder 283
5.9 Systemintegration hinsichtlich aktiver und passiver Sicherheit 284
Literaturnachweis zu Kapitel 5 285
6 Überprüfung und Bewertung der Sicherheit 286
6.1 Quantifizierung der Straßenverkehrssicherheit 286
6.2 Gesetzgebung 290
6.2.1 Vorschriften in Deutschland und in Europa 290
6.2.2 Vorschriften in den USA und anderen Staaten 292
6.2.3 Zusammenfassung der Vorschriften in verschiedenen
Ländern 292
6.2.4 Künftige Vorschriften zur passiven Sicherheit 304
6.3 Bewertung auf der Basis der Unfallstatistik 306
6.3.1 Highway Loss Data Institute Report 306
6.3.2 FOLKSAM Report 307
6.3.3 Secondary Safety Rating System for Cars 307
6.4 Bewertung auf der Basis von experimentellen Untersuchungen 307
6.4.1 ADAC Testverfahren zur passiven Sicherheit von PKW 310
6.4.2 Bewertung nach „auto motor und sport (ams Test) 311
6.4.3 Crash Worthiness Rating System for Cars (CWRSC) 311
6.4.4 New Car Assessment Program (NCAP) 312
6.4.5 Die Quantifizierung der passiver Sicherheit für
PKW Insassen und das Sicherheitskriterien System SiKriS 317
6.5 Verletzungsfolgekosten und Sachschäden 322
Literaturnachweis zu Kapitel 6 326
Inhaltsverzeichnis XI
7 Experimentelle Simulation 328
7.1 Versuchsarten 329
7.1.1 Fahrzeugversuche 329
7.1.2 Schlittenversuche 335
7.1.3 Komponentenversuche 338
7.2 Versuchseinrichtungen und anlagen 341
7.3 Anthropometrische Testpuppen (Dummies) 342
7.3.1 Anforderungen 343
7.3.2 Instrumentierung 344
7.3.3 Verwendete Dummies und ihr Einsatz 346
7.4 Messtechnik 350
7.4.1 Messkette 351
7.4.2 Messwert Geber 351
7.4.3 Messdaten Erfassung und Verarbeitung 353
7.5 Film und Beleuchtungstechnik 357
Literaturnachweis zu Kapitel 7 360
8 Rechnerische Simulation 361
8.1 Geschichte der rechnerischen Simulation 361
8.2 Berechnungsverfahren 363
8.2.1 Mehrkörper Systeme mit dem Fokus „Insassensicherheit 363
8.2.2 Mehrkörper Systeme mit dem Fokus „Unfallrekonstruktion 364
8.2.3 Finite Elemente Methode 365
8.2.4 Kontrollvolumen und Strömungssimulation 368
8.2.5 Gekoppelte Systeme 369
8.2.6 Hardware Architekturen 372
8.2.7 Kommerzielle Programmsysteme 373
8.3 Berechnungsmodelle 373
8.3.1 Unfallrekonstruktion 374
8.3.2 Strukturberechnung 375
8.3.3 Insassensimulation mit Dummy Modellen 379
8.3.4 Simulation von Fußgänger und Zweirad Kollisionen 383
8.3.5 Simulationen mit Modellen des menschlichen Körpers 387
8.4 Berechnungsbewertung 389
8.5 Rechnerische Optimierung im Bereich der passiven Sicherheit 390
Literaturnachweis zu Kapitel 8 392
9 Passive Sicherheit im
Fahrzeugentwicklungsprozess 396
9.1 Prozessziele und Entwicklungsorganisation 397
9.2 Der Entwicklungsprozess 397
9.3 Qualität und deren Absicherung 399
9.4 Herausforderungen innerhalb der Projektarbeit 401
XII Inhaltsverzeichnis
9.4.1 Gesetzliche Anforderungen 401
9.4.2 Rating Anforderungen 404
9.5 Rechnerische Simulation und experimentelle Absicherung im
Entwicklungsablauf 404
9.5.1 Einsatz der Entwicklungswerkzeuge 405
9.5.2 Absicherung neuer Technologien und Werkstoffe 411
9.5.3 Möglichkeiten und Grenzen 412
9.6 Integration der Unfallforschung in den Entwicklungsablauf
am Beispiel Mercedes Benz 413
Literaturnachweis zu Kapitel 9 417
Sachwortverzeichnis 418
I
i
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\/IM
Inhaltsverzeichnis
Vorwort zur zweiten Auflage v
Danksagung vi
1 Die passive Sicherheit 1
1.1 Sicherheitswissenschaftliche Grundbegriffe 1
1.2 Die passive Fahrzeug Sicherheit als Teilgebiet der
Straßenverkehrssicherheit 2
Literaturnachweis zu Kapitel 1 7
2 Unfallforschung 9
2.1 Unfalldatenerhebung und Statistik 11
2.1.1 Zielsetzung der Unfallstatistik 12
2.1.2 Polizeilich erhobene Unfalldaten 12
2.1.3 In depth Untersuchungen 13
2.2 Unfallmechanik und rekonstruktion 15
2.2.1 Rekonstruktion von Unfällen 16
2.2.2 Unfallschwere 18
2.3 Unfallanalyse 19
2.3.1 Aufklärung der Unfallursachen 20
2.3.2 Ableitung von Verbesserungsmaßnahmen 21
2.4 Strukturierung des Unfallgeschehens 23
2.4.1 Unfallart 24
2.4.2 Unfalltyp 26
2.4.3 Kollisionsart 28
2.4.4 Kollisionstyp 32
2.4.5 Aufprallart 37
2.4.6 Aufpralltyp 39
2.4.7 Belastungsart und Belastungstyp 41
2.4.8 Verletzungsart und Verletzungstyp 45
Literaturnachweis zu Kapitel 2 47
3 Biomechanik 49
3.1 Anatomie des menschlichen Körpers und Verletzungsmechanismen 49
3.1.1 Der Kopf 50
3.1.2 Die Wirbelsäule 55
3.1.3 Der Thorax 67
Inhaltsverzeichnis IX
3.1.4 Das Abdomen und das Becken 75
3.1.5 Die Extremitäten 84
3.2 Verletzungsschwere und deren Monetarisierung 94
3.2.1 Verletzungsschweregrad 95
3.2.2 Verletzungsskalierung nach AIS 96
3.2.3 Andere Verletzungsskalierungen 97
3.2.4 Monetäre Bewertung der Verletzungsschwere 99
3.3 Verletzungs und Schutzkriterien 101
3.3.1 Definitionen 102
3.3.2 Untersuchungsmethoden zur Ermittlung von Schutzkriterien 105
3.3.3 Gesetzlich festgelegte Schutzkriterien 111
3.3.4 Schutzkriterien in der Diskussion 122
Literaturnachweis zu Kapitel 3 134
4 Sicherheitsmaßnahmen 143
4.1 Zielsetzung und Definitionen 143
4.1.1 Selbst und Kontrahentenschutz 144
4.1.2 Wirkrichtung der Schutzmaßnahmen 145
4.2 Schutzprinzipien 145
4.2.1 Energetische Betrachtung 145
4.2.2 Wechselwirkung zwischen Frontal und Seitenkollision 148
4.2.3 Kompatibilität 148
4.2.4 Prinzip des Geschwindigkeitsangleichs 157
4.2.5 Ride Down Effekt 160
4.2.6 Out of Position Situation 162
4.3 Maßnahmen zum Selbstschutz 164
4.3.1 Karosserie und Deformationsstruktur 164
4.3.2 Gurtsysteme und komponenten 170
4.3.3 Airbag Systeme und Komponenten 185
4.3.4 Insassenschutz Systeme 200
4.3.5 Selbstschutzmaßnahmen für Zweirad Fahrer 212
4.3.6 Selbstschutzmaßnahmen für Nutzfahrzeuge 217
4.4 Maßnahmen zum Kontrahentenschutz 223
4.4.1 Maßnahmen am PKW zum Schutz äußerer
Verkehrsteilnehmer 223
4.4.2 Maßnahmen am NFZ zum Schutz von PKW Insassen
und äußeren Verkehrsteilnehmern 228
4.5 Nachkollisionäre und sonstige Sicherheitsmaßnahmen 233
Literaturnachweis zu Kapitel 4: 240
5 Sensorik zur Unfalldetektierung 243
5.1 Entwicklung der Sensorik 244
5.1.1 Mechanische Sensoren 244
5.1.2 Elektromechanische Sensoren 245
5.1.3 Elektronische Sensoren 250
X Inhaltsverzeichnis
5.2 Seiten Sensoren 258
5.2.1 Beschleunigungssensoren 259
5.2.2 Druck Sensor 259
5.3 Up Front Sensor 260
5.4 Systeme zur Insassen Erkennung 261
5.4.1 Kindersitz Erkennung 262
5.4.2 Sitzgebundene Systeme 263
5.4.3 Optische Systeme 265
5.4.4 Übersicht zu Insassen Erkennungssystemen 265
5.5 PreCrash Sensorik 266
5.6 Airbag Elektronik 268
5.6.1 Spannungsversorgung und Energiereserve 270
5.6.2 Sensoren sowie Steuerungs und Überwachungseinheiten 270
5.6.3 Zündungseinrichtung 270
5.6.4 Speicherung von Ereignisdaten 271
5.7 Sicherheitsanforderungen an die Airbag Elektronik 271
5.7.1 Mechanische Systeme 272
5.7.2 Elektromechanische Systeme 272
5.7.3 Elektronische Systeme 273
5.7.4 Integritätslevel ür die Zuverlässigkeit 277
5.8 Datenübertragung 278
5.8.1 Bus Systeme 280
5.8.2 Bus fähige Anzünder 283
5.9 Systemintegration hinsichtlich aktiver und passiver Sicherheit 284
Literaturnachweis zu Kapitel 5 285
6 Überprüfung und Bewertung der Sicherheit 286
6.1 Quantifizierung der Straßenverkehrssicherheit 286
6.2 Gesetzgebung 290
6.2.1 Vorschriften in Deutschland und in Europa 290
6.2.2 Vorschriften in den USA und anderen Staaten 292
6.2.3 Zusammenfassung der Vorschriften in verschiedenen
Ländern 292
6.2.4 Künftige Vorschriften zur passiven Sicherheit 304
6.3 Bewertung auf der Basis der Unfallstatistik 306
6.3.1 Highway Loss Data Institute Report 306
6.3.2 FOLKSAM Report 307
6.3.3 Secondary Safety Rating System for Cars 307
6.4 Bewertung auf der Basis von experimentellen Untersuchungen 307
6.4.1 ADAC Testverfahren zur passiven Sicherheit von PKW 310
6.4.2 Bewertung nach „auto motor und sport" (ams Test) 311
6.4.3 Crash Worthiness Rating System for Cars (CWRSC) 311
6.4.4 New Car Assessment Program (NCAP) 312
6.4.5 Die Quantifizierung der passiver Sicherheit für
PKW Insassen und das Sicherheitskriterien System SiKriS 317
6.5 Verletzungsfolgekosten und Sachschäden 322
Literaturnachweis zu Kapitel 6 326
Inhaltsverzeichnis XI
7 Experimentelle Simulation 328
7.1 Versuchsarten 329
7.1.1 Fahrzeugversuche 329
7.1.2 Schlittenversuche 335
7.1.3 Komponentenversuche 338
7.2 Versuchseinrichtungen und anlagen 341
7.3 Anthropometrische Testpuppen (Dummies) 342
7.3.1 Anforderungen 343
7.3.2 Instrumentierung 344
7.3.3 Verwendete Dummies und ihr Einsatz 346
7.4 Messtechnik 350
7.4.1 Messkette 351
7.4.2 Messwert Geber 351
7.4.3 Messdaten Erfassung und Verarbeitung 353
7.5 Film und Beleuchtungstechnik 357
Literaturnachweis zu Kapitel 7 360
8 Rechnerische Simulation 361
8.1 Geschichte der rechnerischen Simulation 361
8.2 Berechnungsverfahren 363
8.2.1 Mehrkörper Systeme mit dem Fokus „Insassensicherheit" 363
8.2.2 Mehrkörper Systeme mit dem Fokus „Unfallrekonstruktion" 364
8.2.3 Finite Elemente Methode 365
8.2.4 Kontrollvolumen und Strömungssimulation 368
8.2.5 Gekoppelte Systeme 369
8.2.6 Hardware Architekturen 372
8.2.7 Kommerzielle Programmsysteme 373
8.3 Berechnungsmodelle 373
8.3.1 Unfallrekonstruktion 374
8.3.2 Strukturberechnung 375
8.3.3 Insassensimulation mit Dummy Modellen 379
8.3.4 Simulation von Fußgänger und Zweirad Kollisionen 383
8.3.5 Simulationen mit Modellen des menschlichen Körpers 387
8.4 Berechnungsbewertung 389
8.5 Rechnerische Optimierung im Bereich der passiven Sicherheit 390
Literaturnachweis zu Kapitel 8 392
9 Passive Sicherheit im
Fahrzeugentwicklungsprozess 396
9.1 Prozessziele und Entwicklungsorganisation 397
9.2 Der Entwicklungsprozess 397
9.3 Qualität und deren Absicherung 399
9.4 Herausforderungen innerhalb der Projektarbeit 401
XII Inhaltsverzeichnis
9.4.1 Gesetzliche Anforderungen 401
9.4.2 Rating Anforderungen 404
9.5 Rechnerische Simulation und experimentelle Absicherung im
Entwicklungsablauf 404
9.5.1 Einsatz der Entwicklungswerkzeuge 405
9.5.2 Absicherung neuer Technologien und Werkstoffe 411
9.5.3 Möglichkeiten und Grenzen 412
9.6 Integration der Unfallforschung in den Entwicklungsablauf
am Beispiel Mercedes Benz 413
Literaturnachweis zu Kapitel 9 417
Sachwortverzeichnis 418
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