Automatisch betriebene Autofenster und

Schiebedächer – die klassische Handkurbel

hat in der Automobilbranche schon längst

ausgedient. Inzwischen gehört der elektrische

Fensterheber bei Neuwagen in der Regel zur

Serienausstattung, zunehmend auch mit

Automatikfunktionen. Doch neben dem

Wunsch nach mehr Komfort für den

Autofahrer wächst auch das Bedürfnis nach

Sicherheit, denn jede Automatikfunktion birgt

auch gewisse Risiken in sich. So gehören

inzwischen Schlagzeilen wie „Kind von

elektrischem Fensterheber erwürgt“ gottlob zu

den Ausnahmen, zeigen jedoch, wie wichtig

ein effizienter und zuverlässiger

Einklemmschutz ist. Zu den Pionieren in

Sachen Einklemmschutz gehört die Mayser

GmbH & Co. KG in Ulm, ein Spezialist für

Sicherheitstechnik. Schon seit Anfang der

90er-Jahre beliefert Mayser die

Automobilindustrie mit Komponenten zur

Absicherung elektrisch betriebener Fenster,

Schiebedächer oder Heckklappen. Was

zunächst für die 7er-Reihe von BMW

entwickelt wurde, kommt heute in zahlreichen

Automodellen zum Einsatz: vom BMW X5 bis

hin zum Chrysler Voyager, Lancia Thesis, Alfa

147 oder dem neuen Fiat Stilo.

Richtungsweisend ist die neueste

Entwicklung von Mayser, ein berührungslos

wirkendes Schutzsystem (BWS), das mittels

Ultraschall-Sensorik das Einklemmen von

Körperteilen oder Gegenständen verhindert.

Bislang gibt es zwei gängige Systeme, mit

denen der Einklemmschutz (EKS) in

Automobilen umgesetzt wird. Die eine

Möglichkeit ist die des elektronisch

kontrollierten Fensterhebers. Hierbei wird

ständig die Kraft gemessen, die nötig ist um

das Fenster zu bewegen. Wird eine

signifikante Abweichung gemessen, stoppt

der Motor und die Scheibe wird in die

Gegenrichtung bewegt. Die zweite Möglichkeit

ist der taktile Sensor, der sich durch eine

extrem kurze Reaktionszeit, eine äußerst

geringe Störanfälligkeit und damit einem

konstanten Schaltverhalten auszeichnet.

Seine Funktion ist vergleichsweise einfach:

entweder direkt in die Fensterdichtung

integriert oder in einem zusätzlich

angebrachten Gummiprofil befinden sich zwei

elektrisch leitende Flächen. Im

Normalzustand sind die beiden Flächen

voneinander isoliert. Bei Krafteinwirkung auf

das Profil, also wenn etwas zwischen

Scheibe und Fensterdichtung gerät, wird der

Kontakt geschlossen und die Bewegung der

Scheibe gestoppt bzw. reversiert. Eine

Reaktion erfolgt bereits auf geringfügigen

Druck. In Vergleichstests lösen die Mayser-

Sensoren schon unter circa 30 Newton die

Sicherheitsautomatik aus und liegen damit

weit unter den Sicherheitsanforderungen von

maximal 100 Newton.

Eine weitere Entwicklung von Mayser ist ein

berührungslos wirkendes Schutzsystem

(BWS), das auf Ultraschall-Sensorik basiert.

Eine ganz spezielle Herausforderung ist unter

anderem die Absicherung von Cabriolets.

Hier ist ein Einsatz von taktilen Sensoren nicht

möglich, da bei geöffnetem Verdeck die

hierfür notwendige Gegenschließkante fehlt.

Und Scher- und Quetschgefahren an der A-

Säule bleiben dennoch bestehen. Gerade für

Cabriolets bietet die Ultraschall-Sensorik

deshalb die ideale Lösung des Problems.

Weitere Anwendungen gibt es im Bereich der

elektrisch betriebenen Heckklappen und

Schiebetüren.

Die von Mayser entwickelte Ultraschall-

Sensorik funktioniert im Grunde ganz einfach:

ein schmales, vorhangartiges Ultraschallfeld

wird erzeugt und auf den zu sichernden

Bereich (z.B. die Heckklappe) ausgerichtet.

Der große Vorteil dieses Systems: die

Reaktion erfolgt, noch bevor eine Berührung

und damit ein Einklemmen stattfindet.

Seit mehreren Jahren arbeitet Mayser im

Bereich Arbeitssicherheit mit der

Ultraschalltechnik und verfügt deshalb über

ein großes Know-how in diesem Bereich.

Das Grundprinzip aller

Ultraschallanwendungen liegt in der Echo-

Laufzeitmessung, bei der sich aus den

gewonnenen Daten die Entfernung des

Reflektors berechnen lässt. Diese Echo-

Laufzeitmessung ist die einfachste Form der

Ultraschallmesstechnik und genügt deshalb

nur einfacheren Anwendungen wie z.B. der

Rückfahrhilfe. In der wesentlich komplexeren

Anwendung für den Einklemmschutz dient die

Echo-Laufzeitmessung zur Bestimmung der

Messdistanz. Ergänzt werden die Daten der

Laufzeitmessung durch eine Echo-

Amplitudenmessung. Dieses spezielle

Verfahren wurde von Mayser entwickelt und

bereits zum Patent angemeldet. Ein ebenfalls

von Mayser entwickelter Ultraschallwandler

sichert bei diesem Schutzsystem zum

Beispiel eine Fensterscheibe mit Hilfe von

Ultraschall mit fächerförmiger

Richtcharakteristik ab, der Bereich der

möglichen Einklemmung wird durch dieses

Strahlenfeld überwacht. Der Wandler wird

dabei sowohl für den Sende- als auch für den

Empfangsbetrieb benützt und zeichnet sich

durch eine besonders hohe Empfindlichkeit

aus. Ein Microcontroller wertet die

Echohüllkurve aus und zeigt sofort an, wenn

die Ultraschallwellen eine deutlich erhöhte

Reflexion aufweisen und damit der

gemessene Wert von der Norm abweicht.

Dies ist der Fall, wenn das Strahlenfeld zum

Beispiel durch eine Hand durchbrochen wird.

Die Bewegung der Fensterscheibe oder

Seitentür wird sofort gestoppt und reversiert,

noch ehe eine Berührung erfolgt ist.

Auch die geringe Baugröße zeichnet den

Ultraschallwandler als ideale Komponente für

Überwachungssysteme aus. Die gesamte

Elektronik ist auf solch minimale

Abmessungen reduziert, dass sie zusammen

mit der Keramik vergossen werden kann. Die

Piezokeramik, die im Siliconmantel gefasst

ist, lässt sich in beliebig geformte Gehäuse

einbetten. So kann man z.B. den Sensor

kaum wahrnehmbar im Spiegeldreieck

integrieren. Das Schallfeld ist dabei im

rechten Winkel zur Fensteroberfläche so weit

reduziert, dass Bewegungen des Fahrers,

bzw. Beifahrers in normaler Sitzposition nicht

vom Schallfeld erfasst werden. Das System

ist unempfindlich gegen Fremdgeräusche wie

z.B. laute Musik oder Zugluft und ebenso

gegen Umwelteinflüsse wie Regen oder

Hagel. Auch bei einer Fahrt über Holper- oder

Schlaglochstrecken erfolgt keine Reaktion.

Die Integration der Echohüllkurve bietet

zudem auch eine weit höhere Sicherheit

gegen ultraschallfrequente Störstrahlung.

Erfreulicher Doppelnutzen dieses Systems:

die einzelnen Sensoren können über ein

Bussystem vernetzt werden. So kann beim

Abstellen des Fahrzeugs auf Innenraum-

überwachung (Alarmanlage) umgeschaltet

werden und die Sensorik so zusätzlich als

Diebstahlschutz genutzt werden.

Wie zuverlässig die EKS-Systeme von Mayser

funktionieren, zeigt auch der Erfolg auf dem

amerikanischen Markt. Hier legt man zwar

sehr viel Wert auf Komfort, automatisierte

Systeme spielten aber bislang kaum eine

Rolle, weder beim Fensterheber, noch bei

anderen Anwendungsgebieten. Eine

Tatsache, die nicht zuletzt auch im

amerikanischen Schadensersatzrecht

begründet sein dürfte, das bei Fehlfunktionen

in der in der Regel dramatische

Schadensersatzforderungen zur Folge hat. Mit

dem BMW X5 und dem Chrysler Voyager gibt

es jedoch jetzt auch Beispiele für ein

Umdenken auf dem amerikanischen Markt.

Sowohl die Seitenfenster beim X5 als auch

die hydraulische Heckklappe des Chryslers

sind mit Einklemmschutzsystemen von

Mayser ausgestattet und zeigen, dass diese

Systeme inzwischen auch für einen

besonders sicherheitssensiblen Markt wie

dem amerikanischen geeignet sind.

Die seit Jahren bewährten Mayser-EKS-

Systeme sind für vielfältige Einsatzgebiete

ausgelegt. Neben dem Einsatz im

Automobilbereich (Seitenfenster,

Schiebedächer, Schiebetüren, Heckklappen,

Cabriolets) finden sie auch Einsatz in Türen

von Fahrzeugen des öffentlichen Nahverkehrs

(Busse, Straßenbahnen und U-Bahnen) in

zahlreichen deutschen Städten.

Autor: Brigitte Zingler