Simulation von Interaktionen eines sich entfaltenden Beifahrerairbags
Holger Dörnhoff
Mit der Änderung der Gesetzesvorschrift FMVSS 208 fordert der amerikanische Gesetzesgeber seil 2003 eine Begrenzung des Verletzungspotentials von Airbagsystemen für Fahrzeuginsassen, die sich Out of Position befinden. An die Airbagsysteme werden dadurch die widersprüchlichen Anforderungen gestellt, einerseits durch eine schnelle Entfaltung eine ausreichende Rückhaltewirkung für den ordnungsgemäß sitzenden Fahrzeuginsassen (In Position) zu erzielen, und andererseits den Out of Position befindlichen Fahrzeuginsassen durch ein zu aggressives Entfaltungsverhalten des Airbags nicht zu gefährden,
Bei der Suche nach einer Lösung dieses Konfliktes müssen neue numerische Simulationsprozesse eingesetzt werden, welche insbesondere die instationären gasdynamischen und thermodynamischen Vorgänge im Airbag abbilden. Konventionelle Airbagberechnungen, welche eine einheitliche Druckverteilung im Airbag zugrunde legen, eignen sich hierfür nicht.
Um Strömungssimulationswerkzeuge. für die Airbagentwicklung nutzbar zu machen, wird ein Prozess entwickelt, welcher – exemplarisch für die Beifahrerseite eines PKW der oberen Mittelklasse – die ganzheitliche Abbildung eines vollständigen OoP-Modells darstellt, indem alle wesentlichen mitwirkenden Effekte bei der Interaktion von Struktur und Strömung untersucht werden.
1.) Es werden prinzipielle Untersuchungen mit verschiedenen Airbag- und Modellkonfigurationen durchgeführt, in denen einzelne Strömungseffekte isoliert von anderen analysiert werden, um deren Wirkungsweise bei der Berechnung der Airbagkinematik zu beurteilen.
2.) Ein vollständiges OoP-Simulationsmodell für die Beifahrerseite eines PKW wird erzeugt
und exemplarisch für eine in der FMVSS 208 definierte OoP-Konfiguration mit dem Hybrid III Dummy des 3-jährigen Kindes demonstriert, dass es möglich ist, OoP-Lastfälle mit guter Näherung an Versuchsergebnisse durch die Simulation abzubilden. Hierein fallen unter anderem die realitätsgetreue Abbildung eines vollständigen Airbagmoduls – insbesondere der Airbagfaltung – sowie die nach Vorgabe der FMVSS 208 korrekte Positionierung des Dummys vor der Instrumententafel.
3.) Es werden weitere in der FMVSS 208 definierte OoP-Konfigurationen auf der Beifahrerseite – unter anderem mit dem Hybrid III Dummy des 6-jährigen Kindes – untersucht, um die Robustheit des erzeugten Berechnungsmodells zu überprüfen.
4.) Mit Rücksicht auf die Entwicklung von Airbagsystemen wird für eine OoP-Konfiguration (Hybrid 1lI Dummy des 3-jährigen Kindes mit Brustkorb auf Instrumententafel) überprüft, inwiefern sich die Simulation eignet, produktiv in den Entwicklungsprozess von Airbags einzugreifen. Zu diesem Zweck wird untersucht, wie sich in der Berechnung unterschiedliche Airbagmodule (Airbagfaltung und Einströmbedingung) auf die berechneten Dummybelastungswerte auswirken.
