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Pininfarina Nido: Sicherheitszelle
12.10.2004
Mit dem Projekt Nido hat man sich bei Pininfarina daran gemacht, die heutigen Methodologien des Automobildesigns zu überdenken. Das Ergebnis ist ein innovatives Kleinwagen-Konzept, mit dem speziell die Sicherheit von Automobilen mit kleineren Abmessungen unter die Lupe genommen wird. Wenn man von Sicherheit spricht, ist es wichtig, dass man sich nicht nur auf die Auswirkungen auf ein einzelnes Fahrzeug konzentriert. Vorrangiges Problem ist die Kompatibilität von Fahrzeugen mit geringer und mit großer Masse. Wenn man an heutige Fahrzeuge denkt, sieht man, dass sie immer größer und schwerer werden, um immer strengere Normen zu erfüllen und mehr Innenraum zu bieten. In diesem Kontext sind kleinere und leichtere Fahrzeuge besonderen Gefährdungen ausgesetzt und weisen spezifische Problemstellungen auf, um die gleichen Sicherheitsstandards wie große Fahrzeuge zu erreichen. Am Projekt Nido untersucht Pininfarina diese besonderen Fragen. Das Ergebnis ist ein Prototyp, der neue Lösungen für ein kleines zweisitziges Fahrzeug in die Diskussion bringt. Ziel des Nido ist die Erhöhung der Sicherheit für die Insassen im Fahrzeuginnern, aber auch die Begrenzung eventueller Verletzungen anderer Verkehrsteilnehmer durch das Fahrzeug im Fall eines Aufpralls. Bei Kompaktfahrzeugen ist der Platz für Knautschzonen begrenzt. Dies führt zu Problemen bei der Konstruktion von Strukturteilen, die konzeptionsbedingt mit wenig Platz auskommen müssen. Diese widerstehen in der Regel einem heftigen Aufprall, die Steifigkeit des Rahmens verhindert aber nicht, dass ein Teil der Energie an die Insassen weitergeleitet wird. Da das Fahrzeug nicht nach vorn verlängert werden kann, gilt es, eine andere Lösung zu finden, um die auf die Insassen wirkende Beschleunigung zu begrenzen. Anstatt auf Größenwachstum zu setzen, hat man bei Pininfarina eine völlig neue Fahrzeug-Struktur entwickelt.
Der Nido besteht aus drei Hauptelementen: * Ein Rahmen, dessen Masse ca. zwei Drittel des Fahrzeuggewichts ausmacht, nimmt alle technischen Elemente wie Fahrwerk, Motor usw. auf. Der vordere Teil ist verformbar, der hintere bildet eine Sicherheitszelle für die Fahrgäste. * Eine Schale, die etwa ein Drittel der Masse ausmacht, nimmt die Insassen sowie die Bedienelemente auf. Sie kann in etwa als Schlitten betrachtet werden, der horizontal auf einer mittleren Führung in der Sicherheitszelle gleitet. * Die Sicherheitszelle und der Schlitten sind durch ein drittes Element verbunden. Dieses besteht aus zwei Dämpfern mit der Aufgabe, beim Aufprall die Energie zu verteilen. Sie bestehen aus drei Honeycomb-Blöcken unterschiedlicher Dichte und mit einer geeigneten Steifheit. Bei einem frontalen Aufprall wird ein Teil der Energie durch den vorderen verformbaren Bereich des Rahmens aufgenommen. Dieser besteht aus zwei Stahlblech-Druckstreben, die im Innern mit zwei Dämpfern aus verschäumtem Kunststoff versehen sind. Deren besondere Kegelform ist in in der Lage, die Energie auf die Wände der Fahrgastzelle zu verteilen, die die Kräfte dann entlang dem Getriebetunnel und der seitlichen Längsträger nach hinten leitet. Die restliche Energie, die durch diese Struktur nicht aufgenommen werden kann, bewirkt eine Bewegung des Schlittens in Richtung des Aufpralls und damit eine Kompression der beiden Honeycomb-Dämpfer, die sich zwischen Fahrgastzelle und Schlitten auf der Höhe des Armaturenbretts befinden. Diese dämpfenden Zwischenelemente zwischen Fahrgastzelle und Schlitten erzeugen zwei unterschiedliche Kennlinien für die Verzögerung: Die Kennlinie für den Schlitten ist flacher als die der Fahrgastzelle. Der Schlitten kann zudem mit weiteren, kleineren Dämpfern ausgestattet werden, die auf der Rückseite zwischen Schlitten und Fahrgastzelle montiert werden, so dass die Insassen auch bei einem Aufprall von hinten geschützt werden.
Dieser Sicherheitskäfig ist beim Nido für ein kleines zweisitziges Stadtfahrzeug mit Heckmotor ausgelegt, könnte aber auch bei einem zweisitzigen Sportwagen mit Mittelmotor benutzt werden. Vom virtuellen Modell zum Prototyp Um dieses Konstruktionsmodell bei einem Prototypen umsetzen zu können, benötigt man einen unteren Rahmen, der über die notwendige Festigkeit verfügt, um den Motor im Heck unterzubringen und so einem optimal nutzbaren Innenraum zu erhalten. Erst dies macht die Nutzung des Schlittenprinzips möglich. Der Schlitten besteht aus Strukturkunststoff, der durch einen Rahmen aus Inox-Rohren verstärkt wird. Um eine sehr steife Fahrgastzelle zu erhalten, stützte man sich auf die innovative Technologie der Zellen aus Stahlblech (Trennwand, Bodenteil, Getriebetunnel), mit der vor den Füßen der Fahrgäste der notwendige Platz entsteht, um der inneren Schale im Fall eines Aufpralls die notwendige Bewegungsfreiheit nach vorn zu geben. Die gesamte Architektur des Fahrzeugs folgt dem Sicherheitskonzept: Ein Ein-Volumen-Fahrzeug bietet mehr Platz für die mögliche Bewegung des Schlittens und vermittelt das Gefühl eines die Insassen schützenden "Nests" (nido). Die Form der Elemente im Innenraum ist nicht nur Resultat stilistischer Überlegungen, sondern richtet sich an Sicherheitsüberlegungen aus. So ist die Tür mit einer Befestigung in Form eines Parallelogramms aus Aluminium größer als üblich, um den Insassen einen besseren Ausstieg zu ermöglichen. Die Türauskleidung wurde so gestaltet, dass im Fall eines Aufpralls keine gefährlichen Kanten entstehen. Für viele Ausstattungsdetails wurde weiches Material verwendet: Die sind aus Gewebe und aus jeder Position zu erreichen. Ebenso sind die Ablagen in den Türen aus Stoff.
Das Armaturenbrett hat zwei Aufgaben. Einerseits nimmt es die Instrumentierung auf, andererseits ist es Bestandteil der stoßdämpfenden Konstruktion und dient der Energieaufnahme. Deshalb sind viele Komponenten im Innern (Heizer, Luftleitungen) der Armaturentafel so gestaltet, dass sie einen Beitrag leisten können, die im Fall eines Aufpralls auf den Schlitten wirkende Energie zu verteilen. Der Längsträger unter der Tür ist sehr groß dimensioniert, um im Fall eines seitlichen Aufpralls als "Crashbox" Energie zu dienen. Zusätzliche Querstrukturen im Bereich des Armaturenbretts und der Verankerung der Sitze nehmen im Fall eines seitlichen Aufpralls die einwirkende Energie auf. Die Tür stützt sich auf diese Querstrukturen, wodurch verhindert wird, dass sie eingedrückt werden kann. Eine starre Lenksäule und feststehende Pedale, die bei einem Unfall in die Fahrgastzelle eindringen könnten, wurden durch ein 'steer and brake by wire'-System ersetzt. Damit ist es möglich, ein Lenkrad ohne Speichen zu verwenden und so die Sicht auf die Instrumente zu optimieren. Das Design Das Karosserie-Design spiegelt die Technologie des Projektes wider: Die Form visualisiert die Sicherheitstruktur, ohne den Willen zur Attraktivität zu verleugnen. Das Fahrzeug wirkt freundlich und schützend zugleich, denn die Volumen des Fahrzeugs reflektieren technische Lösungen, mit denen das Ziel der Sicherheits-Maximierung verfolgt wurde.
Auch die Wahl der Farben trägt dazu bei, die in Beziehung zur Sicherheitsarchitektur stehenden Elemente zu betonen. Die Oberflächen erinnern an ein über eine Struktur gespanntes Leder. Dank der Veltex-Beschichtung des Armaturenbretts können Gegenstände wie Handy, MP3-Player oder GPS-Navigaton am Armaturenbrett oder auf dem Getriebetunnel mit Hilfe eines Klettbandes befestigt werden. Dies ist einerseits kostensparend, gleichzeitig aber auch eine Möglichkeit, die Innenausstattung nach persönlichen Gesichtspunkten zu gestalten. Die reduzierte Grafik der Fahrzeugfront ist durch waagerecht verlaufende Linien gekennzeichnet, während das abgeschrägte Heck Dynamik vermitteln will. Der untere Rahmen der Windschutzscheibe ist mit einem farbig abgesetzten "Kissen" aus energieabsorbierendem Material gepolstert, das bei einem Unfall mit einem Fußgänger Schutz bietet. Hier finden sich auch die Öffnungen zum Nachfüllen der Scheibenwaschflüssigkeit. Um bei einem Zusammenprall mit einem Fußgänger das Risiko von Kopfverletzungen zu senken, wurde für die A-Säule eine nachgebende Polsterung entwickelt, die außen aus Kunststoff und innen aus aufgeschäumtem Material besteht. Die Scheinwerfer befinden sich an der höchstmöglichen Stelle, um den nachgiebigen Bereich zu vergrößern. Die Außenspiegel nehmen Blinklichter und einen weißen Rückstrahler auf, der dafür sorgt, dass das geparkte Auto auch im Dunkeln gut erkennbar ist. Die dreieckigen Heckleuchten sind in die Fläche der Heckklappe integriert. Eine niedrige Gürtellinie in Verbindung mit einer großen Windschutzscheibe und dem durchsichtigen Dach bieten eine perfekte Rundumsicht.
(Text: Rainer Roßbach )
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