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Einfluss des Versicherungs-Einstufungstests auf die Belange der passiven Sicherheit
BASt-Bericht F 62
G. Rüter, H. Zoppke, P. Bach, N. Carstengerdes, Institut für Fahrzeugtechnik, Fachhochschule Trier
84 Seiten
Erscheinungsjahr: 2007
Preis: 5,00 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Es ist zu beobachten, dass trotz einer Abnahme der Zahl der Verletzungen und der Verletzungsschwere der Insassen bei Pkw-Unfällen Halswirbelsäulen (HWS)-Distorsionen, speziell im unteren Geschwindigkeitsbereich häufiger auftreten. Neben anderen Faktoren werden auch veränderte Beschleunigungs- und Verzögerungsimpulse, die im Crashfall auf die Insassen wirken, als möglicherweise ursächlich für die Entstehung von HWS-Distorsionen angesehen.
In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, welchen Einfluss konstruktive Veränderungen, die durch Versicherungseinstufungstests bedingt werden, auf die Beschleunigungs- und Verzögerungsimpulse im Fahrzeuginnenraum haben. Versuche zum Fußgängerschutz wurden einvernehmend nicht durchgeführt, da die Fahrzeuge noch nicht konsequent nach Fußgängerschutzkriterien konzipiert werden. Die Untersuchungsmethode lässt sich gliedern in:
- Analyse von internationalen Versicherungssystemen und Analyse der aus den Versicherungseinstufungstests resultierenden Veränderungen von Fahrzeugstrukturen
- Durchführung und Analyse von eigenen Aufprallversuchen mit Fahrzeugteilstrukturen und vergleichende Analyse von Vollfahrzeugversuchen der Versicherungswirtschaft
- Zusammenführen der getätigten Schritte.
Bei der Ersteinstufung eines Pkw in die Vollversicherung dient der Versicherungseinstufungstest des RCAR/AZT (Prüfgeschwindigkeit 15 km/h) zur Bestimmung der Schadenshöhe und damit zur Einstufung in eine Typklasse. In vielen weiteren Staaten dienen dieser oder ähnliche Tests zur Bewertung der Reparaturfreundlichkeit von Pkw.
Um bei einem Versicherungseinstufungstest den Schaden möglichst gering zu halten, haben nahezu alle Neufahrzeuge Querträgersysteme mit kostenarm wechselbaren Absorptionselementen, die die Crashenergie gezielt auf kurzem Weg aufnehmen. Durch die neue EG-Richtlinie 2003/102/EG zum Fußgängerschutz müssen zukünftig hinter der Stoßfängeraußenhaut und vor dem massiven Querträger weiche Schäume untergebracht werden. Der Bauraum für Querträger und Energieabsorptionselemente wird dadurch weiter eingeschränkt. Diese Anforderungen veranlassen die Hersteller dazu, die Energieabsorptionselemente steifer zu gestalten, um einen effektiven Energieabbau bei kurzen Stopplängen zu gewährleisten. Durch diese Maßnahmen wird zwar der Insassenschutz bei Frontalaufprallen im Hochgeschwindigkeitsbereich verbessert, es werden aber zugleich höhere Innenraumverzögerungen (schnellerer Anstieg, höhere mittlere Verzögerung) bei Crashs im gesamten Geschwindigkeitsbereich erzeugt.
Eine durchgeführte Korrelation zwischen konstruktiven Veränderungen am Fahrzeug und empirisch bestimmten Verzögerungsverläufen zeigte, dass eine günstigere Einstufung in der Fahrzeugvollversicherung nicht zwangsläufig höhere Verzögerungsimpulse für den Innenraum bedingen muss. Bei der Analyse von 172 Crashversuchen des Allianz Zentrums für Technik mit Neufahrzeugen aus den Jahren 1992 bis 2003 zeichnen sich aber statistisch bedeutsame Änderungen in den Verzögerungsverläufen über die Prüfjahre ab:
- Anstieg der Verzögerung wird steiler
- Mittelwert der Verzögerung wird größer
- Zeitdauer bis zum Auftreten der maximalen Verzögerung wird kürzer
- dynamische Gesamtdeformation wird kleiner
Die steife Auslegung der für den Versicherungseinstufungstest relevanten Crashteile verbessert den Insassenschutz bei Hochgeschwindigkeitscrashs.
Wenn es sich aber durch weitere Untersuchungen bestätigt, dass höhere Verzögerungs- beziehungsweise Beschleunigungsimpulse die Auftretenswahrscheinlichkeit von HWS-Verletzungen im Niedriggeschwindigkeitsbereich vergrößern, so sollten gezielt Maßnahmen zur Verringerung dieser Verletzungsrisiken ergriffen werden. Dazu gehören die weitere Optimierung der Sitzstrukturen einschließlich der Kopfstützen und die Entwicklung adaptiver Crashstrukturen, die dem Crashfall angepasste Kraft-Weg-Kennlinien ermöglichen.
Der Originalbericht enthält als Anlagen die Darstellungen der am IFT durchgeführten Versuche mit den wichtigsten Kenndaten und die Beschreibung der Testprozedur nach RCAR (1999). Auf die Wiedergabe dieser Anhänge wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf die Anhänge im Berichtstext wurden zur Information des Lesers beibehalten.
Influence of the grading tests for insurance on the interests of passive safety
Despite the reduction of the number of injuries and the severity of injuries to passengers in car accidents, it can be noted that cervical spine distortions occur more often, especially in the low speed range. Among other factors, modified acceleration and deceleration impulses that take effect on the passengers in the case of a crash are seen as possible causes for the occurance of cervical spine distortions.
In the paper at hand, the influence of constructive modifications on acceleration and deceleration impulses in the passenger compartment due to insurance classification tests is explored. It was agreed not to conduct experiments on pedestrian safety, as the vehicles have not yet been consequently designed according to pedestrian safety criteria. The research method can be divided into:
- The analysis of international insurance sys-tems and the analysis of modifications of vehicle structure resulting from insurance classification tests;
- The implementation and analysis of own collision experiments with vehicle part structures and a comparison analysis with whole vehicle experiments conducted by the insurance industry;
- The consolidation of these steps.
For the initial classification of a car in the full value insurance the insurance classification test by RCAR/AZT (test speed 15 km/h) is used in order to determine the amount of damage and therefore classify the car to a type class. In many other countries this test or similar tests serve to evaluate the repair-friendliness of cars.
In order to keep the damage as low as possible during an insurance classification test, almost all new cars have cross member systems with inexpensive exchangeable absorption elements that absorb the crash energy specifically after shorter distances. According to the new EC guideline 2003/102/EC on pedestrian safety, soft foams are to be placed behind the exterior bumper skin and in front of the massive cross member in the future. The constructed space for cross members and energy absorption elements is therefore even more restricted. These requirements lead the manufacturers into designing stiffer energy absorption elements in order to guarantee effective energy reduction for shorter braking distances. Due to these modifications, passenger safety in head-on collisions at high speed levels has indeed improved, but at the same time a higher passenger compartment deceleration (faster rising, higher mean deceleration) in crashes within the whole speed range is produced.
A correlation between constructive modifications on the vehicle and empirically defined deceleration processes showed that a low priced classification in the full value insurance does not inevitably in-volve higher deceleration impulses in the passenger compartment. However, the analysis of 172 crash tests with new cars by the Allianz Zentrum für Technik (Allianz Center for Technology) between 1992 and 2003 showed statistically signifi-cant changes in the deceleration processes over the years:
- The increase of the deceleration is more steep
- The mean of the deceleration is larger
- The time length until the maximum decel-eration occurs is shorter
- The dynamic total deformation is smaller
The stiff design of the crash parts relevant for the insurance classification test improves passenger safety in high speed crashes.
However, if it is confirmed by further testings that higher deceleration and acceleration impulses increase the possibility of cervical spine injuries in the low speed range, specific measures should be taken in order to decrease this risk of injury. For this, further improvement of seat structures includ-ing head rests is needed as well as the develop-ment of adaptive crash structures that allow for force-distance-characteristics adaptable to the type of crash.
The original report includes the representations of the tests conducted on the IFT with the most important characteristic data and the description of the testing procedure according to RCAR (1999). The reproduction of these appendices was rejected in the present publication. They are available at the Federal Highway Research Institute and can be viewed there. References to the appendices have been mantained in the report for the reader's information.