Knautschzone

Als Knautschzone bezeichnet man Bereiche eines Fahrzeugs, die sich im Falle einer Kollision verformen und so Energie durch Verformungsarbeit absorbieren. Bekannt geworden ist der Begriff zuerst in der Automobiltechnik, danach hat er auch in anderen Bereichen, wie beispielsweise Schienenfahrzeugen oder beim Flugzeugbau Eingang gefunden. Die Knautschzone geht auf ein am 23. Januar 1951 angemeldetes und am 28. August 1952 zugeteiltes Patent des Ingenieurs Béla Barényi mit dem Titel „Kraftfahrzeug, insbesondere zur Beförderung von Personen“ zurück. Das erste nach diesem Konzept (Einteilung der Karosserie in drei „Boxen“: weicher Vorbau, gestaltfeste Fahrgastzelle, weiches Heck) gebaute Fahrzeugmodell war der Mercedes-Benz W 111 („Heckflosse“) von 1959.^[1]

In den Anfängen des Automobilbaus wurden die Fahrzeuge möglichst steif konstruiert, so dass bei einer Kollision mit einem Hindernis oder einem anderen Fahrzeug oft nur geringe Verformungen am Auto selbst auftraten (Rahmenbauweise). Daraus folgend wurden die Insassen enormen Verzögerungen ausgesetzt. Die Idee der Knautschzone zielt auf die Verringerung der auf die Insassen einwirkenden Beschleunigung ab und lässt sich aus der Gleichung für die Arbeit herleiten.

Im Crashfall wird die im Fahrzeug enthaltene kinetische Energie in Verformungsenergie umgewandelt. Die dabei verrichtete Arbeit (Energieänderung) ${\displaystyle \Delta E}$ ist das Integral der Kraft ${\displaystyle \mathbf {F} }$ entlang des beim Crash zurückgelegten Weges ${\displaystyle {\mathcal {S}}}$. Mit dem zweiten Newtonschen Axiom folgt für den eindimensionalen Fall:

${\displaystyle \Delta E=\int _{\mathcal {S}}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {x} =\int _{0}^{s}ma\,\mathrm {d} x=mas,}$

bei idealisiert konstant angenommener negativer Beschleunigung beim Aufprall. Die zum Stillstand umzusetzende Energie ist gegeben durch die kinetische Energie des sich mit Geschwindigkeit ${\displaystyle v}$ bewegenden Fahrzeugs:

${\displaystyle \Delta E=-E_{\mathrm {kin} }=-{\frac {m}{2}}v^{2},}$

Gleichsetzen liefert die (negative) Beschleunigung bei gegebener Länge der Knautschzone und Geschwindigkeit:

${\displaystyle a=-{\frac {v^{2}}{2s}}.}$

1. ↑ Patent Nr. DBP 854 157, Lebensretter für Tausende. In: Global Media Site Daimler AG. 23. Januar 2009, abgerufen am 4. April 2019.