ACR - Active Control Retractor

Analytische und numerische Modellbildung zur Kopplung der Insassen- und Fahrzeugdynamik bei reversiblen Rückhaltesystemen

Wichtigste Bestandteile eines Insassenrückhaltesystems bei Fahrzeugen sind das Sicherheitsgurtsystem und der Airbag. Über viele Jahre hinweg wurden diese Systeme weiter entwickelt, wobei insbesondere das Zusammenspiel von Kraftbegrenzern und Airbag verbessert wurde. Der Gurtstraffer sorgt dafür, dass bei einem Crash innerhalb weniger Millisekunden die Gurtlose minimiert und damit der Insasse im Sitz fixiert wird.
Das ACR-System (Active Control Retractor) basiert auf einem Gurtstraffer, welcher die Zeit vor einem möglichen Aufprall nutzt, um die Lose im Gurtsystem sowie die Insassenbewegung zu minimieren. Sollte es nach dem Einsatz des ACR nicht zu einem Crash kommen, so wird die Straffung rückgängig gemacht. Das ACR-System arbeitet also, im Gegensatz zu pyrotechnischen Straffern, reversibel. Ein mit dem Gurtaufroller in einer mechatronischen Baugruppe integrierter Elektromotor strafft über ein Getriebe den Gurt und nutzt damit die wertvolle Zeit vor einem möglichen Crash. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Fahrzeugüberschlägen. In diesem Fall muss nicht mehr gewartet werden, bis die Fahr-zeugsensorik einen unvermeintlichen Überschlag sensiert. Der ACR kann bereits dann einsetzen, wenn die potentielle Gefahr eines Überschlags detektiert wird. Je früher der Insasse in eine günstige Sitzposition gebracht wird, desto geringer ist die Gefahr, dass bei einem Überschlag der Insasse mit dem Kopf oder sonstigen Körperteilen Kontakt mit Innenraumteilen hat. Das ACR-System nutzt die vorhandene Sensorik im Fahrzeug, um anhand eines Auslösealgorithmus zu entscheiden, ob gestrafft werden muss oder nicht. Den Algorithmus zur Auswertung der Signale kann man zu einem erheblichen Teil auf Basis von Simulationen auslegen bzw. abstimmen. Eine besondere Herausforderung besteht in der Modellierung der Kopplung von ACR, Insasse und Fahrzeug für Pre-Crash und Crashsituationen. Eine mögliche Lösung ist hierbei die MADYMO-MATLAB/Simulink Kopplung. Hierbei kann der ACR- sowie der fahrdynamische Teil in MATLAB/Simulink modelliert und simuliert werden siehe hierzu. Eine weitere in dieser Arbeit vorgestellte Möglichkeit besteht darin, das gesamte System in MATLAB/Simulink zu modellieren. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, kostenintensive MADYMO-Dummys durch eigene vereinfachte Modelle in MATLAB zu ersetzen.

ACR_Simulationskreis

Die gesamte Simulationsstruktur setzt sich aus dem Fahrzeugmodell, einem vereinfachten Insassenmodell und des ACR-Modells mit Auslösealgorithmus (SMA) zusammen. Bei der Durchführung der Simulation werden die drei Systeme miteinander gekoppelt, so dass die vom Fahrzeugmodell gelieferten Beschleunigungen auf das Insassenmodell und das ACR-Modell wirken. Durch die Insassenbewegung wird Gurtband ausgezogen. Dieser Gurtauszug wird als Eingangsgröße ins ACR-Modell eingeleitet. Das ACR-Modell wertet den Auszug zusammen mit den Fahrdynamischen Größen des Fahrzeugmodells aus. Der mechanische Teil des ACR-Modells unterscheidet dann zwischen Auszug „zulassen” oder „sperren”. Der elektrische Teil unterscheidet zwischen den Zuständen Straffen/nicht Straffen.
Ansprechpartner:  Dipl.-Ing. C. Kurutas
Projektpartner:  TRW Automotive TRW