Passieve voertuigveiligheid: Hoe moderne auto's u beschermen bij een botsing

Voertuigveiligheid wordt conventioneel onderverdeeld in twee typen — actief en passief. Actieve veiligheid verwijst naar de systemen en apparaten die een auto helpen een botsing in de eerste plaats te vermijden. Passieve veiligheid daarentegen is het vermogen van de auto om het leven en de gezondheid van zijn inzittenden te beschermen wanneer er toch een ongeluk plaatsvindt. Elke moderne auto vertrouwt op een combinatie van belangrijke passieve veiligheidssystemen, waaronder gordels, airbags en kreukelzones, om letsel bij een botsing te minimaliseren.

Wat gebeurt er met een auto en zijn inzittenden tijdens een botsing?

Bij een frontale botsing verkreukelt de auto en komt abrupt tot stilstand — maar de inzittenden blijven door hun traagheid naar voren bewegen, recht op het stuur, het dashboard en de voorruit af. Het lijkt misschien alsof er niet genoeg ruimte in de cabine is om gevaarlijke snelheid op te bouwen, maar de betrokken krachten zijn enorm. De vertraging kan tientallen g’s bereiken, waardoor de impact vergelijkbaar is met springen van de top van een hoog gebouw.

Om inzittenden levend en ongedeerd te houden bij een ernstig ongeluk, moet hun snelheid zo geleidelijk en vloeiend mogelijk worden verlaagd — vergelijkbaar met de manier waarop meerlaagsmatten worden gebruikt om vallen van hoogte te dempen. Dit bereiken in een auto vereist dat de carrosseriestructuur twee schijnbaar tegenstrijdige dingen tegelijk doet: stijf genoeg zijn om inzittenden te beschermen, en flexibel genoeg om botsingsenergie te absorberen.

Kreukelzones en de stijve veiligheidscel

Moderne autocarrosserieën lossen deze uitdaging op door middel van een tweedelige ontwerpfilosofie:

• Stijve passagierscel: Het structurele frame rondom de bestuurder en passagiers is zo stijf mogelijk gebouwd. Het maakt gebruik van ultra-hogesterktestaal, en verstevigingsbalken zijn in de portieren ingebouwd om te voorkomen dat ze bij een botsing naar binnen instorten.
• Geprogrammeerde vervormingszones: De voor- (motorruimte) en achterste (kofferbak) secties van de auto zijn zo ontworpen dat ze op een gecontroleerde manier verkreukelen, waardoor botsingsenergie wordt geabsorbeerd en gedissipeerd voordat deze de cabine bereikt.

Deze aanpak is een relatief recente ontwikkeling. Oudere voertuigen hadden zo’n techniek niet — de hele carrosserie verkreukelde gelijkmatig, wat betekende dat de cabine even goed kon instorten als de bumper. Tegenwoordig is het gebruikelijk een moderne auto te zien met een volledig verwoest voorste gedeelte, terwijl de passagiersruimte grotendeels intact blijft.

De motor vormt ook een ernstig risico bij een frontale botsing. Om te voorkomen dat hij de cabine in wordt geduwd — wat fataal kan zijn — gebruiken moderne auto’s speciaal ontworpen motorbevestigingen en brandschildstructuren die de motor bij een ernstige botsing naar beneden en weg van de inzittenden leiden.

Achteraanrijdingen en hoofdsteunen

Achteraanrijdingen brengen hun eigen ernstige risico’s met zich mee — met name whiplash en nekletsel veroorzaakt door het plotselinge terugsnappen van het hoofd. Er zijn twee generaties hoofdsteunentechnologie ontwikkeld om dit aan te pakken:

• Standaard hoofdsteunen: Beperken de achterwaartse hoofdbeweging om hyperextensie van de nek te voorkomen.
• Actieve hoofdsteunen: Bewegen automatisch naar voren op het moment dat een achteraanrijding wordt gedetecteerd, en bieden onmiddellijke ondersteuning aan het hoofd waardoor gevaarlijke beweging vrijwel volledig wordt geëlimineerd.

Gordels: Het belangrijkste passieve veiligheidsmiddel

Als het gaat om het beschermen van inzittenden tijdens een ongeluk, is geen enkel middel fundamenteler dan de gordel. Overgenomen uit de luchtvaart zijn gordels aanzienlijk geëvolueerd sinds hun introductie in de autowereld. Dit is hoe die evolutie verliep:

• Tweepuntsgordels: De vroegste autoveiligheidsgordels hielden de passagier over de buik of borst op één spandingspunt. Beter dan niets, maar verre van ideaal.
• Driepuntsgordels: Het nu universele ontwerp dat botsende krachten gelijkmatiger verdeelt over borst, schouder en schoot, waardoor het risico op wervelkolom- en inwendig orgaanletsel drastisch wordt verminderd. De combinatie van effectiviteit en gebruiksgemak maakte het tot de standaard voor personenvoertuigen wereldwijd.
• Meerpuntsgordels (4-, 5- en 6-punts): Gebruikt in de motorsport om de bestuurder stevig in de stoel te houden onder extreme omstandigheden, hoewel te beperkend voor het dagelijkse rijden.

Moderne gordels zijn veel geavanceerder dan een eenvoudige band. Belangrijke innovaties zijn onder meer:

• Inertiarollers: Laten de gordel vrij bewegen onder normale omstandigheden, passen zich automatisch aan elke lichaamsmaat aan en laten de drager comfortabel van positie wisselen — maar vergrendelen onmiddellijk wanneer een plotselinge vertraging wordt gedetecteerd.
• Pyrotechnische voorspanners: Kleine explosieve ladingen die bij een botsing ontploffen, de gordel in milliseconden strak trekken en de inzittende stevig terug in de stoel trekken voordat de botsende krachten vat krijgen.

Airbags: De tweede verdedigingslinie

Airbags zijn waarschijnlijk de op een na belangrijkste passieve veiligheidsuitvinding na gordels. Het concept — het opblazen van een gevouwen zak in een fractie van een seconde tijdens een botsing — werd voor het eerst gepatenteerd in 1953, hoewel de technologie om het betrouwbaar te laten werken nog twee decennia op zich zou laten wachten.

Hoe werkt een airbag?

De sleutel tot het effectief maken van een airbag is snelheid. Ingenieurs testten verschillende opblaasmethoden voordat ze kozen voor een pyrotechnisch systeem, dat vandaag de dag nog steeds de standaard is. Zo werkt het:

• Botsingsensoren detecteren een botsing en geven in milliseconden een elektrische stroom vrij.
• De stroom verwarmt een compacte tablet natriumazide (NaN3) — een kristallijne verbinding — tot boven 330 °C.
• Het natriumazide ontleedt snel in stikstofgas en natriummetaal.
• Het vrijgekomen stikstofgas blaast de airbag op in slechts 0,025 tot 0,05 seconden (25 tot 50 milliseconden).
• De zak dempt de inzittende en leegt vervolgens bijna onmiddellijk, zodat ze na de botsing vrij kunnen bewegen.

Een neveneffect van deze snelle opblazing in een besloten ruimte is een scherpe drukpiek die trommelvliesschade of hersenschudding kan veroorzaken. Fabrikanten beheersen dit risico door de uitrolsnelheid van de airbag te beperken en zakken met een relatief klein volume te gebruiken, hoewel enig risico overblijft afhankelijk van het individu en de voertuiggrootte.

Een korte geschiedenis van de airbag

In tegenstelling tot wat velen denken, zijn airbags niet afkomstig van Europese luxemerken. In het midden van de jaren zeventig rustten Ford en General Motors meer dan 12.000 auto’s uit met airbag-systemen — de eerste grootschalige inzet in de automobielsgeschiedenis. Deze vroege Amerikaanse airbags waren echter ontworpen om gordels te vervangen in plaats van aan te vullen, wat rampzalig bleek. Een airbag wordt bij een niet-ingegorde inzittende geactiveerd met 270–300 km/u, en gedocumenteerde gevallen van halswervelfracturen veroorzaakt door de airbag zelf brachten fabrikanten ertoe deze aanpak te verlaten.

Het was Mercedes-Benz, in samenwerking met Bosch, dat het concept nieuw leven inblies en verfijnde. In 1980 werd Mercedes de eerste fabrikant die airbags als standaarduitrusting aanbood op een seriematig geproduceerde auto — de S-Klasse — met een cruciaal ontwerpprincipe: airbags moeten samenwerken met gordels, niet in plaats daarvan. Dit inzicht transformeerde airbag-technologie in het levensreddende systeem dat we vandaag kennen. Sterker nog, veel voertuigen zijn nog steeds zo ontworpen dat airbags helemaal niet worden geactiveerd tenzij de inzittende is ingegord.

Moderne airbag-systemen: Voorbij het stuurwiel

De airbag-systemen van vandaag gaan veel verder dan één enkele zak in het stuurwiel. Een uitgebreide moderne installatie omvat doorgaans:

• Frontale airbags: Voor bestuurder en voorpassagier, ter bescherming tegen hoofd- en borstletsel bij frontale botsingen.
• Zijairbags (in de stoel gemonteerd): Ingebouwd in de zijkanten van de voorstoelen om de romp te beschermen bij een zijdelingse botsing.
• Gordijnairbags: Worden vanuit de daklat uitgerold om de hoofden van voor- en achterpassagiers te beschermen. In tegenstelling tot frontale airbags handhaven gordijnairbags de druk gedurende enkele seconden om bescherming te bieden tijdens een rolloversituatie — en om te voorkomen dat inzittenden zonder gordel worden uitgeworpen.
• Knieairbags: Steeds vaker voorkomend, deze beschermen de knieën en benen tegen indringing van het dashboard.
• Achterpassagiers-airbags: Sommige fabrikanten bieden nu ook airbag-bescherming voor achterpassagiers.

De toekomst van airbag-technologie is eveneens veelbelovend. Ingenieurs ontwikkelen systemen die airbags kunnen activeren vlak voordat een botsing wordt gedetecteerd — in plaats van tijdens de botsing — waardoor de ernst van de impact wordt verminderd. Veiligheidssystemen worden ook getraind om individuele inzittantendata te herkennen (lengte, gewicht, zitpositie) om de airbag-activering te optimaliseren voor elke specifieke persoon in de stoel op het moment van een botsing.

De conclusie: Passieve veiligheid werkt alleen als u het gebruikt

Hoe geavanceerd de passieve veiligheidssystemen in uw voertuig ook zijn — kreukelzones, voorspannergordels, meertraps airbags, gordijnsystemen — ze zijn allemaal ontworpen rondom één fundamentele aanname: dat de bestuurder en elke passagier hun gordel dragen. Zonder dat daalt de effectiviteit van al deze technologieën drastisch, en in sommige gevallen worden ze gevaarlijk in plaats van beschermend. Doe altijd uw gordel om. Elke rit, elke keer.

Dit is een vertaling. U kunt het origineel hier lezen: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html