Zusammenfassung
Ein historischer Abriss der Automobilgeschichte zeigt, dass Fahrzeugentwickler schon immer danach strebten, das Automobil an die Bedürfnisse des Kunden und Nutzers anzupassen. Mit den immer umfangreicher werdenden Möglichkeiten der Technik ist es aber notwendig geworden, diesen Prozess mit wissenschaftlichen Methoden zu unterstützen. Ziel des Wissensgebietes Ergonomie ist es, Arbeitsmittel und -bedingungen an den Eigenschaften, Fähigkeiten und Wünschen des Menschen zu orientieren. Damit liefert diese Disziplin das Grundlagenwissen für eine den Nutzer einbeziehende Gestaltung des Automobils. Die verschiedenen Teilgebiete der Ergonomie werden definiert und erläutert. Dabei sind die Analyse der Aufgaben des Fahrers von grundlegender Bedeutung, sowie die Untersuchung des Informationsflusses zwischen den am Gesamtsystem Verkehr beteiligten Teilsystemen.
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Notes
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Erinnert sei in diesem Zusammenhang an die sukzessive Substitution der immer zum ungleichmäßigen Bremsen neigenden Trommelbremse durch die Scheibenbremsen, die allerdings einen Bremskraftverstärker unabdingbar machten.
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In diesem Zusammenhang sei auf den Übergang von den zwar komfortableren Radialreifen zu den Gürtelreifen, die durch ihren Aufbau eine bessere Haftung bei höheren Querkräften bereitstellten, hingewiesen. Außerdem wurde das Design der Laufflächen immer mehr nach wissenschaftlichen Methoden gestaltet. Folge davon waren u. a. tiefere und breitere sog. Drainagekanäle, durch die bei Nässe das Wasser besser verdrängt werden kann, sodass in der Kontaktfläche auch bei höheren Geschwindigkeiten „trockener“ Kontakt gewährleistet werden kann. Unterschiedlich weiche Gummimischungen sorgen abgestimmt auf die Außentemperatur für bessere Haftbedingungen. Die Nutzung von Sommer- und Winterreifen wurde dadurch quasi obligatorisch.
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BASt: Bundesanstalt für Straßenwesen: Technisch-wissenschaftliches Forschungsinstitut des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung mit Sitz in Bergisch Gladbach.
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Erwähnenswert in diesem Zusammenhang ist die Ventilsteuerung der frühesten Dampfmaschinen, die „von Hand“ erfolgte. Erst die bahnbrechende Erfindung von James Watt (der oft anstatt Thomas Newcomen fälschlicherweise als Erfinder der Dampfmaschine bezeichnet wird), durch die ein automatisches drehzahlabhängiges Öffnen und Schließen der Dampf- und Wasserventile ermöglicht wurde, verhalf der Dampfmaschine zu ihrem Durchbruch. Um ein „Durchgehen“ der Maschine ohne Last zu verhindern, wurde von James Watt u. a. ein fliehkraftgesteuerter Drehzahlbegrenzer genutzt.
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Bereits 1936 gab es von Bosch ein Patent auf eine „Vorrichtung zum Verhüten des Festbremsens der Räder eines Kraftfahrzeuges“. Die Geräte bestanden aus etwa 1000 analogen Bauteilen und waren noch sehr unhandlich und langsam. Durch die Digitaltechnik konnte die Menge der Bauteile auf etwa 140 Stück reduziert werden. Damit war ABS serienreif.
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Ein System mit höherer Regelfrequenz könnte die Wirkung erheblich verbessern. Das kann beispielsweise durch eine vollelektrische Bremse erreicht werden, bei der die Pedalkraft als elektrisches Signal an das Steuergerät übertragen wird, das nach Auswertung aller Sensorsignale die Bremskraft dosiert.
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Der Automobiljournalist Robert Collin von der schwedischen Zeitung Aftonbladet hatte im Oktober 1997 die neu vorgestellte Mercedes-Benz A-Klasse durch dieses Fahrmanöver zum Umkippen gebracht und damit ein großes Medienecho verursacht.
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Bei diesem Fahrdynamiktest wird mit hoher Geschwindigkeit ungebremst ein Spurwechsel nach links und nach einer kurzen Geradeausstrecke ein Spurwechsel nach rechts gefahren. Das Fahrzeug sollte dabei weder ausbrechen noch seitlich umkippen. Durch diesen Test soll das Ausweichen vor einem plötzlich auf die Straße tretenden Elch simuliert werden, ein in Skandinavien durchaus realistisches Szenario. Der Elchtest ist inzwischen ein genormtes Fahrmanöver und Bestandteil der Erprobung der Fahreigenschaften neuer Fahrzeuge. Die Beschreibung des Tests erfolgte durch den VDA unter der Bezeichnung „VDA-Spurwechseltest“ und wurde dann in die internationale Norm ISO 3888-2 übernommen.
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Lidar steht für „Light detection and ranging“ und arbeitet mit Laserpulsen, wobei das von Objekten zurück gestreute Licht detektiert wird. Aus der Laufzeit der Signale und der Lichtgeschwindigkeit wird die Entfernung zum Ort der Lichtstreuung berechnet. Lidar-Systeme haben momentan noch zu hohe Störungen bei Sicht einschränkenden Wetterlagen. Ihr Vorteil ist jedoch der preisliche Unterschied zu den Radar-Systemen, da diese nur ca. 1/3 der Radar-Systeme kosten. Sie werden bei Fahrzeugen der unteren und mittleren Preisklasse eingesetzt, erlauben dort allerdings eine Regelung nur bis zu Geschwindigkeit von 140 km/h.
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Diese eingeschränkte „Sichtweite“ veranlasst die meisten Hersteller, den Regelbereich das ACC auf max 180 km/h zu beschränken (Audi lässt dafür Geschwindigkeiten bis 210 km/h zu).
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Meist geschah dies mit einem Elektromotor. Es waren aber auch andere Lösungen gebräuchlich. So wurde beispielsweise im Opel Olympia Rekord noch bis zum Modell 1957 der Wischer über eine biegsame Welle von der Nockenwelle angetrieben.
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Bereits 1922 wurde in den USA allerdings ein Radio in ein Fahrzeug eingebaut. 1924 war bei Chevrolet bereits ein werkseitig eingebautes Autoradio erhältlich. Blaupunkt bot 1932 ein Autoradio an, dessen Lautstärke und Empfangsfrequenz vom Lenkrad aus über Bowdenzüge bedient werden konnte (zitiert nach Spies 2013).
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Üblicherweise erfolgt die Einteilung in „primäre Fahraufgabe“, die alles subsummiert, was mit dem Fahren zu tun hat. Im Sinne der Geiser’schen Einteilung fasst dies die dort als primär und sekundär bezeichneten Bereiche zusammen. Als „sekundär“ werden dann üblicherweise alle Aufgaben bezeichnet, die nichts direkt mit dem Fahren zu tun haben. Im Sinne der hier verwendeten Geiser’schen Einteilung sind das die tertiären Aufgaben.
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Man erkennt an diesen Beispielen, dass die Codierung dieser Kommunikationsmittel nach außen manchmal nicht ganz eindeutig ist und ggf. zu fatalen Missverständnissen Anlass geben kann.
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Das „Intelligent Light System“ von Mercedes-Benz besteht aus variabel steuerbaren Scheinwerfern mit fünf verschiedenen Lichtfunktionen. Ab einer Geschwindigkeit von mehr als 90 km/h schaltet sich in zwei Stufen automatisch ein Autobahnlicht ein, wobei zunächst die Leistung der Xenon-Lampen von 35 auf 38 Watt erhöht und in der zweiten Stufe ab 110 km/h die Reichweite des fahrbahninneren Scheinwerfers vergrößert wird. So entsteht ein gleichmäßiger, bis zu 120 Meter weit reichender Lichtkegel, der die Fahrbahn auf ihrer gesamten Breite ausleuchtet. Sobald bei einer Sichtweite von weniger als 50 Metern und einer Geschwindigkeit unterhalb von 70 km/h die Nebelschlussleuchte eingeschaltet wird, schwenkt der linke Bi-Xenon-Scheinwerfer um acht Grad nach außen und senkt seinen Lichtkegel gleichzeitig nach unten. Das erweiterte Nebellicht bleibt bis zu einer Geschwindigkeit von 100 km/h eingeschaltet. In der Zwischenzeit werden von verschiedenen Herstellern Lichtsysteme angeboten, die gesteuert von der Auswertung des Bildes einer elektronischen Kamera automatisch aus dem Licht des Fernlichtes den Bereich des blendgefährdeten Gegenverkehrs ausschneiden. Dies geschieht teilweise über eine mechanisch eingebrachte Blende, in Zukunft aber wohl durch Ansteuern von matrixartig angeordneten LED-Baugruppen im Scheinwerfer.
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In den 60er Jahren gab es in Deutschland für fast alle Autos dieser Zeit alternativ zum Schaltgetriebe den „Saxomat“ von Fichtel & Sachs. Dabei handelte es sich um eine elektropneumatisch geschaltete Kupplung, die zum Anfahren über eine Fliehkraftkupplung verfügte. Dadurch konnte das Kupplungspedal entfallen. Die Schaltvorgänge wurden durch den Fahrer mittels Gaspedal und Schalthebel kontrolliert. Berührte der Fahrer den Schalthebel, so wurde ausgekuppelt und man konnte schalten. Der Saxomat war vor allem bei älteren Fahrern beliebt, büßte aber im Laufe der Zeit an Beliebtheit ein, da die Einstellung schwierig sowie die Störanfälligkeit hoch waren. In vielen Fällen wurden mit dem Saxomat ausgerüstete Fahrzeuge auf normale Schaltung umgebaut.
Literatur
Verwendete Literatur
Die Entwicklung der Straßenverkehrsunfälle in der Bundesrepublik Deutschland und in Berlin (West), BASt, Heft 1 (1974)
Geiser, G.: Mensch-Maschine-Kommunikation im Kraftfahrzeug. ATZ 87, 77–84 (1985)
Helander, M.: Human Factors/Ergonomics for Building and Construction. John Wiley & Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto (1981)
Lerner, M., Schepers, A., Pöppel-Decker, M., Leipnitz, C., Fitschen, A.: Voraussichtliche Entwicklung von Unfallzahlen und Jahresfahrleistungen in Deutschland – Ergebnisse 2013. Bundesanstalt für Straßenwesen, Dezember (2013)
Luczak, H., Volpert, W., Raeithel, A., Schwier, W.: Arbeitswissenschaft, Kerndefinition Gegenstandskatalog-Forschungsgebiete. Rationalisierungs-Kuratorium der Deutschen Wirtschaft (RKW) e.V., Eschborn (1987)
Rassl, R.: Ablenkwirkung tertiärer Aufgaben im Pkw – Systemergonomische Analyse und Prognose. Dissertation an der Technischen Universität München (2004)
Spies, R.: Entwicklung und Evaluierung eines Touchpadkonzeptes mit adaptiv haptisch veränderlicher Oberfläche zur Menübedienung im Fahrzeug. Dissertation an der Technischen Universität München (2013)
Stein, M.: Informationsergonomie – Ergonomische Analyse, Bewertung und Gestaltung von Informationssystemen. Habilitationschrift
Woodson, W.E.: Human Factor Design Handbook. Mc Graw Hill Book Company, New York (1981)
Weiterführende Literatur
Bubb, H.: Ergonomie. In: Landau, K. (Hrsg.) Lexikon der Arbeitsgestaltung, S. 495–498. Gentner-Verlag, ergonomie Verlag, Stuttgart (2005)
Murrell, F.H.: Ergonomie. Grundlagen und Praxis der Gestaltung optimaler Arbeitsverhältnisse. Chapman and Hall, Econ Verlag, Düsseldorf, Wien, London. (1971)
Rühmann, H., Bubb, H.: Fahrerassistenzsysteme. Ein Gewinn an Sicherheit und Komfort oder elektronischer Schnickschnack? Ergonomie aktuell 7, 2–13 (2006)
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Bubb, H. (2015). Einführung. In: Automobilergonomie. ATZ/MTZ-Fachbuch. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2297-0_1
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