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Ein Knopfdruck und das Autofenster oder Schiebedach setzt sich in Bewegung. Das ist praktisch, birgt jedoch auch Gefahren. Finger oder Kinderarme können eingeklemmt werden, denn der Einklemmschutz reagiert meist erst auf Berührung, also häufig einen kleinen Moment zu spät. Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und Autozulieferer entwickeln gemeinsam Schutzsysteme, um Verletzungen zu vermeiden – zu sehen auf der Messe »Sensor 2005« in Nürnberg (10.-12. Mai).
Autofahrer freuen sich über den Komfort ihres neuen Wagens, sie können schnell das Fenster öffnen und nach dem Weg fragen oder bei den ersten Sonnenstrahlen das Verdeck ihres Cabrios automatisch öffnen. Nicht nur Großraumlimousinen, sondern auch Kleinwagen werden zunehmend mit automatisch verschließbaren Heckklappen und Schiebetüren ausgestattet. Weitere elektrisch betriebene Extras sind auf dem Vormarsch. Die Automatik kann jedoch riskant sein. Unbedacht den Fensterheber betätigt, fährt die Scheibe hoch und die Finger des Kleinen auf dem Rücksitz sind schon eingeklemmt. Schmerzhafte Quetschungen können die Folge sein, trotz Einklemmschutz, denn das Fenster stoppt erst, wenn es auf ein Hindernis stößt.
Bei gängigen Fensterhebern setzt sich auf Knopfdruck ein kleiner Motor in Bewegung, um das Fenster zu schließen. Sensoren messen dabei den benötigten Strom, registrieren, wenn sich der Motor übermäßig anstrengen muss, und senden das Signal »sofort anhalten!«. Bessere Modelle senken das Fenster gleich wieder. Ein anderes Verfahren misst den Druck der hochfahrenden Scheibe auf den Fenster- oder Türrahmen: Zwei feine Drähte in den Gummilippen der Rahmen werden zusammengedrückt – der elektrische Widerstand ändert sich, wenn der Druck ein bestimmtes Maß übersteigt.
»Diese Schutzsysteme reagieren jedoch erst dann, wenn schon etwas – vielleicht auch nur leicht – eingeklemmt ist. Ein weiterer Nachteil: der elektrische Antrieb des Fensterhebers kann nicht unterscheiden, ob die Scheibe schwergängiger ist, weil sie eingefroren oder weil ein Gegenstand im Weg ist«, erläutert Dipl.-Ing. Hans Hauer vom Fraunhofer IIS.
Anders das berührungslos arbeitende Sicherheitssystem. Es stoppt die hochfahrende Scheibe, bevor ein Finger eingeklemmt ist. »Dieser neuartige Einklemmschutz, das Capacitive-Anti-Finger-Trap-System CATS funktioniert berührungslos und dadurch schmerzfrei«, erklärt er weiter. »Wir haben ebenfalls einen Sensor in die Fensterdichtungen eingebaut. Um diesen Sensor wird ein elektrisches Feld aufgebaut. Nähert sich ihm eine Person mit der Hand, erkennt dieser die Kapazitätsänderung«, erläutert Hauer das Funktionsprinzip. Ein Delta-Sigma-Umsetzer, ein für Sensorauswertung häufig verwendetes Messverfahren, erfasst die Veränderung und setzt sie in ein digitales Signal um. Mithilfe einer ausgeklügelten Algorithmik entscheidet das Sicherheitssystem, ob nur eine Störung durch vorbeifahrende Autos, Spritzwasser oder andere Umwelteinflüsse vorliegt oder wirklich Gefahr besteht. Der Sensor ist so empfindlich, dass auch der Finger eines Kleinkinds rechtzeitig erkannt wird.
Um die Ausfallsicherheit zu erhöhen, kombinieren die Forscher berührungslose und taktile Schutzvorrichtungen. Der Sensoraufbau ist so gestaltet, dass beide Verfahren parallel betrieben werden können. Die Gefahr, etwas einzuklemmen und sich zu verletzen, ist bei schweren Schiebetüren und Heckklappen erheblich höher, denn sie müssen mit mehr Kraft geschlossen werden. Schutzsysteme, die nur auf Berührung reagieren, reichen hier nicht aus.
Den berührungslosen Einklemmschutz entwickelten die Wissenschaftler gemeinsam mit der Firma Metzeler Automotive Profile Systems, den Firmen Micro-Epsilon und Hirschmann Automotive. Der Freistaat Bayern fördert das Projekt im Rahmen des Mikrosystemtechnik MST-Bayern Programms.
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