Der Zielkonflikt bei der Auslegung von Rückhaltesystemen für PKWs, bei einem Crash einerseits erwachsene Beifahrer mit einem prall gefüllten Airbag zu schützen, andererseits ein direkt vor der Instrumententafel stehendes Kind nicht zu verletzen, wird durch die neue Gesetzgebung (Erweiterung der FMVSS 208) kontrolliert. Damit steigen die Anforderungen an die numerische Simulation, das Airbagsystem bereits während der Entfaltung hinreichend genau zu beschreiben, um die Belastungen auf den Dummy in ‘Out-of-Position’-Situationen vom ersten Kontakt mit dem Airbaggewebe an ermitteln zu können. Es hat sich herausgestellt, dass die derzeit eingesetzten Berechnungsmethoden dazu nicht geeignet sind und eine Betrachtung der thermo-fluiddynamischen Vorgänge innerhalb des Bags unerlässlich wird. Die Beschreibung der Gasströmung im Airbag stellt den Schwerpunkt der Untersuchungen dar. Anhand vereinfachter Airbagkonfigurationen - einem flach ausgebreiteten und einem nach Leporello gefalteten Fahrerairbag - wurden die Anforderungen an die numerische Modellierung betrachtet. Da sich die Airbagsimulation als sensitiv bezüglich der Formulierung erwies, die das in den Airbag einströmende Gas beschreibt, wurde ein besonderes Augenmerk auf die Ermittlung dieser instationären Randbedingungen für den Aufblasvorgang durch die numerische Nachbildung der Verbrennungs- und Strömungsvorgänge im Gasgenerator gelegt. In einer Gegenüberstellung von drei für den Gasgenerator charakteristischen Datensätzen (aus einer Tanktestanalyse, einer null- und einer zweidimensionalen Abbrandsimulation) werden die Unterschiede der Methoden diskutiert und ihre Wirkung beim Aufblasvorgang betrachtet. Bei der Simulation von Kugelanschüssen mit dem flach ausgebreiteten und dem nach Leporello gefalteten Airbag ergibt sich mit den drei Generatordatensätzen die gleiche Tendenz in den Beschleunigungskurven: Die Ergebnisse aus der Tanktest-Auswertung und der nulldimensionalen Simulation bewirken nahezu identische Beschleunigungsverläufe, deren Maxima zu hoch liegen. Mit den Daten aus der zweidimensionalen Generatorsimulation werden die niedrigsten Maximalwerte und die kleinste Abweichung von den Messungen erreicht. Eine Ausnahme bildet der Anschusspeak, der durch den nach Leporello gefalteten Bag verursacht wird und der in jedem Fall wesentlich zu hoch berechnet wird. Dieses Verhalten muss in weiterführenden Untersuchungen betrachtet werden. Es hat sich herausgestellt, dass mit der zweidimensionalen Generatorsimulation ein weiterer Datensatz bestimmt werden kann, der die Generatorfunktion für Airbagsimulationen beschreibt. Die Massenstromkurve und die Änderung der Temperatur des ausströmenden Gases über der Zeit sind den Ergebnissen aus der Tanktest-Auswertung ähnlich. In den Simulationen der Airbagversuche führen diese beiden Datensätze jedoch nicht zu entsprechend deutlichen Übereinstimmungen. Deshalb wären weitere Versuche zur Bestätigung der Berechnungsmethoden wünschenswert.     «

Der Zielkonflikt bei der Auslegung von Rückhaltesystemen für PKWs, bei einem Crash einerseits erwachsene Beifahrer mit einem prall gefüllten Airbag zu schützen, andererseits ein direkt vor der Instrumententafel stehendes Kind nicht zu verletzen, wird durch die neue Gesetzgebung (Erweiterung der FMVSS 208) kontrolliert. Damit steigen die Anforderungen an die numerische Simulation, das Airbagsystem bereits während der Entfaltung hinreichend genau zu beschreiben, um die Belastungen auf den Dummy in...     »

The goal conflict in designing occupant restraint systems for cars, namely, on the one hand to protect adult passengers with a hard filled airbag and on the other hand not to injure a child which stands close to the instrument panel is controlled by new legislation, an extension of FMVSS 208. In order to fulfill this law the demands on numerical simulation have increased in describing the airbag system during unfolding with the required accuracy to evaluate the dummy loads in out-of-position situations right from the first airbag contact. The investigation demonstrates, that the currently used simulation method is not appropriate for such analysis. The consideration of the thermo-fluid dynamics inside the airbag is becoming indispensable. The main focus of the study is the description of gas flow inside the airbag. The demands on numerical modelling were analysed for simplified airbag configurations - a flat and a Leporello folded driver airbag. As the airbag simulation proved to be sensitve with regard to the formulation used to describe the inflowing gas, the studies were focused on the determination of these non-stationary boundary conditions for the airbag deployment by modelling combustion and gas dynamics in the gas generator. In a comparison of three characteristic gas generator data sets (from a tank test analysis, a zero-dimensional and a two-dimensional combustion simulation) the differences between the methods are discussed and the effect on the airbag deployment is investigated. Using the three inflator data sets in simulations of a pendulum test, where a spherical impact body is pushed away by a flat and a Leporello folded airbag, shows the same trend in the acceleration curves: The data sets from the tank test analysis and from the zero-dimensional simulation lead to more or less identical pendulum acceleration curves with overestimated maximum values. However, with the data set from the two-dimensional inflator simulation, the lowest maxima and the smallest deviation from test measurements are reached. One exception is the first contact peak value caused by the Leporello folded bag, which is severely overestimated in every case. This behaviour must be investigated in further studies. It has been shown that using two-dimensional gas generator simulation, a further data set can be defined to describe the inflator function in airbag simulation. The mass flow curve characteristic and the small outflow temperature variation over time appear similar to the results of the tank test analysis. However, these two data sets do not show a suitably clear correlation in the airbag simulation results. Therefore additional tests to verify the evaluation methods would be desirable.     «

The goal conflict in designing occupant restraint systems for cars, namely, on the one hand to protect adult passengers with a hard filled airbag and on the other hand not to injure a child which stands close to the instrument panel is controlled by new legislation, an extension of FMVSS 208. In order to fulfill this law the demands on numerical simulation have increased in describing the airbag system during unfolding with the required accuracy to evaluate the dummy loads in out-of-position sit...     »