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Beispiele für Sicherheitstechnik im Auto

1. Die Bremsen

Die individuelle Fortbewegung des Menschen stieß mit dem Auto in bisher unerschlossene Geschwindigkeitsbereiche vor. So stellte sich natürlich auch die Frage nach einer effektiven Bremse. Felgenbremsen oder Bremsklötze, die auf die Lauffläche von Rädern drücken, wie vereinzelt noch bei Fahrrädern aus Großmutters Zeiten oder bei Kutschen (z.B. DE 84 748 A, hydraulische Wagenbremse) üblich, sind unzureichend.

Bremsen können prinzipiell auch indirekt an mit dem Rad fest verbundenen Teilen wie einer Achse, einer Radnabe oder einem anderen eigens dafür vorgesehenen Bauteil wirken, das an einer vom Rad entfernten Stelle mit der Radachse verbunden ist. Es hat sich jedoch durchgesetzt, die Bremsen direkt am bewegten Rad einzusetzen, wie bei den heute noch wichtigsten Bremsentypen von Kraftfahrzeugen: der Trommelbremse und der Scheibenbremse.

1.1 Die Trommelbremse

Wie auch beim "ersten Automobil" scheiden sich die Geister, wer die erste Trommelbremse erfunden hat. Die Quellenlage trägt nur bedingt zur Klärung bei, denn bereits 1901 wurde unter dem Erfindernamen Wilhelm Maybach (1846-1929) aus Cannstatt in Württemberg unter GB 1901-3023 eine Bremsvorrichtung patentiert, die schon wesentliche Merkmale einer Trommelbremse aufweist. Mit identischen Zeichnungen wurde jedoch etwa einen Monat früher in der Schweiz unter dem Namen Julius Maemecke aus Berlin derselbe Anmeldungsgegenstand unter CH 23 418 A patentiert (Figur 10).

Rad mit im Radkranz montierter Trommelbremse, die deutlich die Bremsbacken zeigt.Bild vergrößert anzeigenFigur 10: Trommelbremse aus dem Jahre 1901 aus CH 23 418 A.

Weithin gilt jedoch Louis Renault (1877 - 1944), einer der drei Renault-Brüder, die den heute noch aktiven Automobilkonzern gründeten, als Erfinder der Trommelbremse. Sie ist etwa aus der britischen Patentschrift GB 1902-12704 bekannt. Louis Renault schuf in den folgenden Jahrzehnten einen der größten Automobilproduzenten Europas, ließ sich zeitlebens viele seiner Entwicklungen patentieren und war auch in Rüstungsprojekten tätig. Daher wurde sein Betrieb während der deutschen Besetzung im zweiten Weltkrieg zu Instandsetzungsarbeiten für die Wehrmacht genutzt. Dies brachte ihm 1944 von Landsleuten den Vorwurf der Kollaboration ein. Er wurde verhaftet und starb unter ungeklärten Umständen in einem Gefängnis im bereits befreiten Teil Frankreichs.

1.2 Die Scheibenbremse

Die Sachlage bei der Scheibenbremse ist hingegen weitgehend klar. Sie wurde 1902 vom sehr vielseitigen englischen Ingenieur Frederick William Lanchester (1868 - 1946) erfunden und unter GB 1902-26407 patentiert. Er publizierte u.a. zum Thema Farbfotografie, zur Aerodynamik und zu militärischen Themen. Seine Tätigkeit auf dem Gebiet der Automobiltechnik führte zur Gründung der Lanchester Motor Company, die über die britische Daimler Tochter (1931) letztlich 1960 in der Firma Jaguar aufging.


PatentnummerJahrTitel
DE 84 748 A   1895  Vorrichtung zum Anziehen einer durch Flüssigkeitsdruck bethätigten Wagenbremse 
CH 23 418 A   1901  Bremse an Motorwagen 
GB 1901-3023   1901  Improvements in or relating to brake mechanisms for motor vehicles or the like 
GB 1902-12704   1902  Improvements relating to brakes and clutches for motor road and other vehicles 
GB 1902-26407   1902  Improvements in the brake mechanism of power-propelled road vehicles 

2. Der Sicherheitsgurt

Sicherheitsgurte sind prinzipiell ebenfalls eine sehr alte Erfindung, auch wenn sie sich im Automobilbau als Standard spät durchgesetzt haben. Erst durch Studien, die die Vorteile für die Fahrgastsicherheit wissenschaftlich belegen konnten, und gesetzliche Vorgaben - wie etwa die 1976 in der Bundesrepublik eingeführte Gurtpflicht - wurde der Sicherheitsgurt letztlich akzeptiert.

2.1 Der Drei-Punkt-Sicherheitsgurt

Montageweise des Dreipunkt-Sicherheitsgurts in einer Fahrgastkabine. Bild vergrößert anzeigenFigur 11: Dreipunkt-Sicherheitsgurt nach DE 1 101 987 A.

Was auf dem Bau (z.B. US 312 085 A aus dem Jahre 1885) oder beim Einsatz in Flugzeugen spätestens seit dem ersten Weltkrieg (z.B. GB 1914-18046 oder GB 184 032 A) schon lange gang und gäbe war, fand im Automobil seinen Durchbruch in Form des so genannten Dreipunkt-Sicherheitsgurts.

Dieser Gurt wurde vom ursprünglich als Luftfahrtingenieur arbeitenden Schweden Nils Ivar Bohlin (1920 - 2002) konzipiert. Er ist z.B. in der DE 1 101 987 A (Figur 11) aus dem Jahre 1961 beschrieben: zwei Halteschlaufen fixieren den menschlichen Körper an der Hüfte und im Brustbereich auf dem Sitz in einer Art und Weise, dass dieser die großen auf ihn wirkenden Kräfte - z.B. bei einem Auffahrunfall - ertragen kann. Zum Befestigen oder Lösen des Gurtes muss nur eine Schnalle betätigt werden. Dies erfordert beim schnellen Verlassen des Autos wenig Aufwand und schränkt während einer Fahrt den Komfort nicht unnötig ein. Dabei sind die Gurt-Fixpunkte alle an tragenden Teilen des Autos befestigt, so dass insgesamt im Ernstfall eine gute Rückhaltestabilität gewährleistet ist, so wie es Bohlin aus seiner früheren Tätigkeit bei der Konstruktion von Schleudersitzen für Überschallflugzeuge bereits beachten musste.

2.2 Der Gurtstraffer

Innenleben eines Gurtstraffers mit Federmechanik und Aufrollspindel.Bild vergrößert anzeigenFigur 12: Rotationsgurtstraffer aus DE 36 000 01 C2.

Liegt ein Sicherheitsgurt nicht straff am Körper des Autoinsassen an, wirkt er bei einem Aufprall auf ein Hindernis zwar in der Regel lebensrettend, kann aber auch Verletzungen verursachen. Daher weisen Sicherheitsgurtsysteme Gurtstraffer auf. Das Funktionsprinzip ist allen bekannt, die einen Sicherheitsgurt sehr schnell aus einem Straffermechanismus herausziehen wollen: Wird ein bestimmter Beschleunigungswert überschritten, blockiert der Gurt.

Was im Alltag beim hastigen Gurt-Anlegen lästig wirkt, ist bei einem Auffahrunfall die Lebensversicherung. Ein Beispiel hierfür ist der mit einem Federrückhaltemechanismus arbeitende Rotationsgurtstraffer der DE 36 00 001 C2 (Figur 12).


PatentnummerJahrTitel
US 312 085 A   1884  Safety belt 
GB 1914-18046   1914  A safety belt for use on aeroplanes and the like 
GB 184 032 A   1921  Man harness 
DE 1 101 987 A   1958  Sicherheitsgurt fuer Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge 
DE 36 00 001 C2   1986  Rotations-Gurtstraffer für Sicherheitsgurte 
DE 37 27 666 A1   1987  Pyrotechnische Antriebsvorrichtung für Gurtstraffer von Sicherheitsgurten 
DE 103 54 035 A1   2003  Vorrichtung und Verfahren zur Objekterkennung für eine Kraftfahrzeug-Sicherheitseinrichtung 

3. Der Airbag

"Ein schnell expandierender, kissenartiger Aufprallschutz, der erst beim Eintreten eines Unfalls zum Schutz von Insassen eines Gefährtes aktiviert wird", so könnte man beispielsweise die wesentlichen Merkmale eines Airbags umschreiben. Daher kann auch eine Sicherheitseinrichtung wie der bereits 1920 im Rahmen der US 1 331 359 für den Einsatz in Flugzeugen patentierte Gummisack-Gummischwamm-Aufprallschutz nicht, wie oftmals behauptet wird, als direkter Vorläufer des Airbag bezeichnet werden. Dieser Aufprallschutz besteht permanent und wird nicht erst im Falle eines Unfalls sensorisch aktiviert. Somit stellt er als ständig luftgefüllter Gummisack nichts anderes als eine besondere Form der Polsterung dar.

3.1 Der erste Airbag

Funktionsweise des ersten Airbags, der mit Pressluft gefüllt wird und den Fahrer vor dem Aufprall auf dem lenkrad schützt.Bild vergrößert anzeigenFigur 13: Airbag nach Linderer aus DE 896 312 B.

Die Geschichte des Airbags in Kraftfahrzeugen beginnt daher erst mit der Anmeldung des Deutschen Walter Linderer aus dem Jahre 1951 (DE 896 312 B). Er stellte einen "aufblasbaren Behälter" vor, der in einem zusammengefalteten Zustand montiert wird und sich im Gefahrenfall mittels Pressluft aufblähen soll. Die Fahrzeuginsassen werden so vor einem Aufprall auf dem Armaturenbrett bewahrt. Knapp ein Jahr später wurde das sehr ähnliche System des John W. Hendrik in den USA patentiert (US 2 649 311 A).

3.2 Probleme und Ausblick

Leider stellte sich in der Praxis heraus, dass zur Druckerzeugung gewöhnliche Pressluft bei den bautechnischen Vorgaben in einem Auto keine wirklich praktikable Lösung darstellt. Um die extrem kurzen Zeiten zum Aufblasen des Luftsackes zu erreichen, mussten pyrotechnische Gasgeneratoren entwickelt werden, die Aufblaszeiten von ca. 30 Millisekunden ermöglichen. Einen erfolgreichen Schritt auf dem Weg zu den heute üblichen Airbags stellt die Patentschrift DE 21 52 902 C2 aus dem Jahre 1971 dar, die zudem "Haltemittel" vorsieht, damit der Airbag beim explosionsartigen Aufblasen nicht von seinem Lagerungsort abreißt.

Neueste Entwicklungen zielen auf einen Rundumschutz der Insassen ab, mit personenspezifischer Airbagaktivierung, Seitenairbags und immer präziseren Steuerungen für die Airbag-Auslösung bei Unfällen. Ein Beispiel hierfür zeigt die DE 101 39 194 B4, die die besonders problematische Aktivierung eines Airbags aufgreift, wenn ein Kindersitz auf einem regulären Sitz montiert ist.


PatentnummerJahrTitel
US 1 331 359 A   1919  Air cushion 
DE 896 312 B   1951  Einrichtung zum Schutze von in Fahrzeugen befindlichen Personen gegen Verletzungen bei Zusammenstoessen 
US 2 649 311 A   1952  Safety cushion assembly for automotive vehicles 
DE 21 52 902 C2   1971  Aufprallschutzvorrichtung für den Insassen eines Kraftfahrzeuges 
DE 101 39 194 B4   2001  Fahrzeugairbag-Rückhaltesystem mit Abschaltanzeigevorrichtung 

© 2016 Deutsches Patent- und Markenamt | 22.12.2014