-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Energieabsorptionskörpers nach
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die vorliegende
Erfindung betrifft außerdem
einen Energieabsorptionskörper
nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.
-
In
der
WO 99/25991 A1 ist
ein Verfahren beschrieben, bei dem Energieabsorptionskörper paarweise
mittels eines Innenhochdruck-Umformvorgangs hergestellt werden.
Zunächst
wird als Zwischenprodukt ein Doppelteil erzeugt, das diese Energieabsorptionskörper umfasst,
wonach durch Trennen aus dem Doppelteil die beiden einzelnen Energieabsorptionskörper gebildet
werden.
-
Aus
der
EP 0 793 035 B1 ist
es bekannt, einen zum Einbau zwischen einem Stoßfänger und einem Längsträgerendbereich
eines Fahrzeugrahmens vorgesehenen Energieabsorptionskörper aus einem
Hohlkörperrohling
mittels Innenhochdruckumformung herzustellen. Ein mittels Innenhochdruckumformung
hergestellter Energieabsorptionskörper besitzt eine gute Maßhaltigkeit.
Desweiteren sind beim Innenhochdruckumformen nahezu beliebige Geometrien
und Formen für
unterschiedliche Anforderungen und Gegebenheiten für den Energieabsorptionskörper realisierbar.
Insbesondere sind mit unterschiedlichen Querschnitten und Ma terialstärken Anpassungen
an unterschiedliche Belastungen sowie Einstellungen eines bestimmten
Beul- und Knickverhaltens möglich.
Durch geeignete Dimensionierung kann somit ein hohes Energieabsorptionsvermögen bei
vergleichsweise geringem Materialeinsatz erzielt werden.
-
Weiterhin
sind aus der
DE-OS 19 31 844 konventionell
hergestellte Energieabsorptionskörper entnehmbar,
die einen mehrfach gestuften Querschnitt aufweisen.
-
Des
Weiteren offenbart die
DE
44 44 759 A1 die paarweise Herstellung von Abgaseinlassstutzen für einen
Kraftfahrzeug-Katalysator
mittels Innenhochdruck-Umformung. Hierbei wird zuerst ein zwei Abgaseinlassstutzen
umfassendes Doppelteil als Zwischenprodukt erzeugt, das anschließend getrennt wird
um die beiden gewünschten
einzelnen Abgaseinlassstutzen zu erhalten.
-
Schließlich ist
der
WO 03/089805 A2 ein
mittels Innenhochdruckumformung hergestellter Energieabsorptionskörper entnehmbar,
der einen gestuften Querschnitt besitzt. Dieser ist so bemessen,
dass sich im Crashfall eine energieabsorbierende Teleskopierung
benachbarter Abschnitte des Energieabsorptionskörpers einstellt. Der Querschnitt
erweitert sich stufig in Richtung der Stoßfängeranbindung.
-
Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Energieabsorptionskörpers bzw.
für einen
solchen Energieabsorptionskörper
eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die insbesondere eine preiswertere Herstellung des Energieabsorptionskörpers ermöglicht und/oder
eine hinsichtlich des Energieabsorptionsvermögens verbesserte Verformungscharakteristik
aufweist.
-
Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
beruht auf dem allgemeinen Gedanken, mit Hilfe der Innenhochdruckumformung
zunächst
ein Doppelteil herzustellen, das zwei Energieabsorptionskörper umfasst, wobei
dieses Zwischenprodukt anschließend
mittels eines geeigneten Trennverfahrens so bearbeitet wird, dass
schließlich
die beiden gewünschten
separaten Energieabsorptionskörper
vorliegen. Die Innenhochdruckumformung läuft vergleichsweise langsam ab,
wodurch eine Taktzahl für
die Massenproduktion der Energieabsorptionskörper begrenzt ist. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise,
bei jedem Innenhochdruckumformvorgang ein Doppelteil mit bzw. aus
zwei Energieabsorptionskörpern
herzustellen, kann bei gleicher Taktzahl die Stückzahl verdoppelt werden. Das
anschließende
Trennverfahren lässt sich
hinreichend schnell realisieren, so dass ohne signifikanten Mehraufwand
pro Zeiteinheit erheblich mehr Energieabsorptionskörper hergestellt
werden können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann
für eine
Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsvarianten
derselbe Innenhochdruck-Umformvorgang verwendet werden, um die einzelnen
Energieabsorptionskörper
herzustellen. Aufgrund der unterschiedlichen Ablängung können dann die gewünschten
verschiedenen Varianten gebildet werden, was für den Einsatz in der Großserie besonders
günstig
ist.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann
der eine Energieabsorptionskörper
des Doppelteils zum Einbau auf der linken Seite des Stoßfängers vorgesehen
sein, während
der andere Energieabsorptionskörper
des Doppelteils zum Einbau auf der rechten Seite des Stoßfängers vorgesehen
ist. Mit anderen Worten, das pro Innenhochdruckumformvorgang herstellte
Doppelteil umfasst die beiden Energieabsorptionskörper, die
zur Anbindung eines Stoßfängers an
den Fahrzeugrahmen erforderlich sind. Durch diese Maßnahme vereinfacht
sich ein Qualitätsmanagment,
da es hierdurch leichter möglich
ist, dem jeweiligen Stoßfänger Energieabsorptionskörper aus
demselben Herstellungslos, ja sogar aus demselben Innenhochdruckumformvorgang
zuzuordnen. Desweiteren ist es grundsätzlich möglich, dass sich die für die beiden
Seiten des Stoßfängers vorgesehenen
Energieabsorptionskörper
hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder Ausgestaltung voneinander
unterscheiden. Unter diesen Voraussetzungen eröffnet das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
zusätzliches
Einsparpotential, da die unterschiedlichen Energieabsorptionskörper dann
in einer Form durch einen einzigen Innenhochdruckumformvorgang hergestellt
werden, was insbesondere Werkzeugkosten einspart.
-
Der
erfindungsgemäße Energieabsorptionskörper beruht
auf dem allgemeinen Gedanken, mit Hilfe der Formgebung das Energieabsorptionsvermögen im Hinblick
auf einen Standard-Crashfall zu optimieren. Erfindungsgemäß wird dies
durch einen in Längsrichtung
des Energieabsorptionskörpers
gestuften Hohlkörperquerschnitt
erreicht. Die einzelnen Stufen bilden dabei Zonen, die bei einer
Belastung in der Längsrichtung
des Energieabsorptionskörpers den
höchsten
Verformungskräften
ausgesetzt sind, so dass an diesen bevorzugten Stellen eine definierte Verformung
des Energieabsorptionskörpers
beginnt, wobei gleichzeitig eine Ausrichtung der Deformation und
somit ein gewünschtes,
charakteristisches Verformungsverhalten einstellbar ist, das im
Hinblick auf die Energieabsorptionswirkung des Energieabsorptionskörpers besonders
effektiv ist. Bei entsprechender Dimensionierung der einzelnen Stufen
bzw. Hohlkörperquerschnittssprünge kann
eine teleskopartige Deformationskinematik realisiert werden, die
einen besonders lan gen Deformationsweg mit einer definierten Energieaufnahme
ermöglicht.
Infolge des sich in Richtung des Längsträgers vergrößernden Querschnitts des Energieabsorptionskörpers wird
die Krafteinleitung der Crashkräfte
in den Längsträger verbessert,
wobei der Energieabsorptionskörper gleichzeitig
besser am Längsträger montiert
werden kann. Durch die Anordnung der quer zur Längsrichtung des Energieabsorptionskörpers verlaufenden Versteifungssicken
wird dieser einerseits biegeversteift, jedoch andererseits die gezielte
teleskopierende Zusammenfaltung des Energieabsorptionskörpers im
Crashfall und damit die gesteuerte Energieaufnahme unterstützt. Hierbei
ist es förderlich,
dass die Sicken in Form von Einstülpungen ausgebildet sind, so
dass eine Vorzugsrichtung zum Einfalten des Energieabsorptionskörpers gegeben
ist.
-
Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
-
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei
sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche
Bauteile beziehen.
-
Es
zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine
perspektivische Ansicht auf ein Doppelteil, das bei der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
als Zwischenprodukt hergestellt wird,
-
2 eine
perspektivische Ansicht auf zwei Energieabsorptionskörper nach
der Erfindung, die durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren hergestellt
sind.
-
Beim
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
wird aus einem hier nicht gezeigten, rohrförmigen Hohlkörperrohling
als Zwischenprodukt ein in 1 gezeigtes
Doppelteil 1 hergestellt. Die Umformung des Hohlkörperrohlings
in das Doppel teil 1 erfolgt dabei mittels eines Innenhochdruckumformvorgangs,
bei dem der Hohlkörperrohling
in seinem Inneren mit einem relativ hohen Umformdruck beaufschlagt,
der zu einer Aufweitung des Hohlkörperrohlings führt. Während des
Innenhochdruckumformvorgangs befindet sich der Hohlkörperrohling
in einem entsprechenden Umformwerkzeug, das als Matrix die Negativform
des Doppelteils 1 aufweist. Der sich unter dem in der Regel
hydraulisch aufgebrachten Umformdruck aufweitende Hohlkörperrohling
wird gegen die Negativform gepresst, wodurch er die gewünschte Form
erhält
und das Doppeltteil 1 bildet.
-
Das
Zwischenprodukt des Herstellungsverfahrens, also das Doppelteil 1 umfasst
zwei Energieabsorptionskörper 2 und 3 sowie
zwei endseitige Anschlussstücke 4 und 5.
Die Anschlussstücke 4, 5 werden
im Umformwerkzeug in geeigneter Weise nach außen abgedichtet, wobei durch
wenigstens eines dieser Anschlussstücke 4, 5 der
Umformdruck in den Hohlkörperrohling
eingebracht wird.
-
Nach
dem Herstellen des Doppelteils 1 wird dieses einem Trennvorgang
unterzogen, bei dem die beiden Energieabsorptionskörper 2, 3 aus
dem Doppelteil 1 hergestellt werden. Mit anderen Worten,
die Energieabsorptionskörper 2, 3 werden
aus dem Doppelteil 1 freigeschnitten bzw. freigetrennt
und/oder voneinander separiert. Im vorliegenden Fall werden somit
die beiden Anschlussstücke 4 und 5 abgetrennt.
Außerdem
werden die beiden Energieabsorptionskörper 2, 3 voneinander
getrennt. Anschließend liegen
die in 2 gezeigten zwei Energieabsorptionskörper 2, 3 vor.
-
Entsprechend 1 kann
das Doppelteil 1 beim Innenhochdruckumformen vorzugsweise
so geformt werden, dass es bezüglich
einer senkrecht zu einer Längsachse,
insbesondere Längs mittelachse 6,
des Doppelteils 1 bzw. der Energieabsorptionskörper 2, 3 senkrecht
verlaufenden Symmetrieebene 7 spiegelsymmetrisch ausgestaltet
ist. Eine derartige Formgebung unterstützt dabei die Ausbildung von Gleichteilen.
-
Entsprechend 2 erfolgt
die Trennung des Doppeltteils 1 bzw. die Trennung der beiden
Energieabsorptionskörper 2, 3 des
Doppelteils 1 bei einer bevorzugten Ausführungsform
in einer Trennebene 8. Ein Trennvorgang innerhalb der Trennebene 8 kann
besonders einfach und kostengünstig
realisiert werden. Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform
ist die Trennebene 8 gegenüber der Symmetrieebene 7 geneigt,
derart, dass eine Schnittlinie 9 der beiden Ebenen 7, 8 die
Längsmittelachse 6 des Doppelkörpers 1 schneidet.
Auf diese Weise wird zum einen das Trennen der beiden Energieabsorptionskörper 2, 3 asymmetrisch
zur Symmetrieebene 7 durchgeführt. Zum anderen bilden die
beiden separierten Energieabsorptionskörper 2, 3 nach
einem derartigen Trennvorgang Gleichteile, da sie bezüglich der
Schnittachse 9 rotationssymmetrisch sind.
-
Die
Energieabsorptionskörper 2, 3 sind
jeweils zum Einbau zwischen einem hier nicht gezeigten Stoßfänger und
einem ebenfalls nicht gezeigten Längsträgerendbereich eines Fahrzeugsrahmens vorgesehen.
Die Energieabsorptionskörper 2, 3 dienen
dabei als Crashbox und sollen im Crashfall, insbesondere bei kleineren
Kollisionen, die Energieübertragung
vom Stoßfänger auf
den Fahrzeugrahmen dämpfen.
Dadurch sollen bei kleineren Kollisionen Beschädigungen des Fahrzeugrahmens
vermieden werden, so dass die Reparaturkosten vergleichsweise niedrig
gehalten werden können,
da lediglich die beschädigten
Energieabsorptionskörper 2, 3 und gegebenenfalls
der Stoßfänger ersetzt
werden müssen.
-
Üblicherweise
wird der Stoßfänger mit
Hilfe von zwei derartigen Energieabsorptionskörpern 2, 3 an
zwei Längsträgerendbereichen
des Fahrzeugsrahmens, nämlich
an einem linken und an einem rechten Längsträgerendbereich befestigt. Dementsprechend
benötigt
der Stoßfänger zu
seiner Halterung am Fahrzeugrahmen einen linken Energieabsorptionskörper und
einen rechten Energieabsorptionskörper. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
ist das Doppelteil 1 so ausgelegt, dass mit Hilfe eines
entsprechend durchgeführten Trennvorgangs
die beiden für
die Befestigung eines Stoßfängers erforderlichen
Energieabsorptionskörper 2, 3 aus
einem Doppelteil 1 hergestellt werden können. Bei Gleichteilen, bei
spiegelsymmetrischen und bei rotationssymmetrischen Teilen kann
dies besonders einfach realisiert werden.
-
Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäß mittels Innenhochdruckumformung
hergestellten Energieabsorptionskörper 2, 3 wird
auch darin gesehen, dass die Energieabsorptionskörper 2, 3 besonders einfach
an unterschiedliche Belastungsfälle
im Einbauzustand angepasst werden können. Insbesondere ist es entsprechend
einer vorteilhaften Weiterbildung des Herstellungsverfahrens möglich, für die Herstellung
unterschiedlicher Energieabsorptionskörper 2, 3 verschiedene
Hohlkörperrohlinge
bereitzustellen und je nach Anwendungsfall der Energieabsorptionskörper 2, 3 für die Herstellung
des Doppelteils 1 und somit der Energieabsorptionskörper 2, 3 zu
verwenden. Dabei unterscheiden sich die verschiedenen Hohlkörperrohlinge
beispielsweise hinsichtlich ihres Werkstoffs und/oder hinsichtlich
ihrer Wandstärke
voneinander. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
bei der Herstellung verschiedener Energieabsorptionskörper 2, 3 im
wesentlichen unverändert
durchgeführt
werden. Beispielsweise kann eine Anpassung des Umformdrucks erforderlich
sein, während
das teure Umformwerkzeug in unveränderter Form verwendet werden
kann. Die Variantenbildung wird somit erheblich vereinfacht.
-
Im
Hinblick auf die Variantenbildung ist es ebenfalls vorteilhaft,
das Doppelteil 1 so auszugestalten, dass die einzelnen
Energieabsorptionskörper 2, 3 jeweils
an demjenigen Ende, das vom jeweils anderen Energieabsorptionskörper 2, 3 abgewandt
oder entfernt ist, einen Beschnittabschnitt 10 aufweisen. Dieser
Beschnittabschnitt 10 ist im Hinblick auf eine Variante
der Energieabsorptionskörper 2, 3 abgestimmt,
welche bezüglich
der Längsrichtung 6 des Doppelteils 1 bzw.
der Energieabsorptionskörper 2, 3 die
größte Länge aufweist.
Wenn nun bezüglich
der Längsrichtung 6 kürzere Varianten
der Energieabsorptionskörper 2, 3 hergestellt
werden sollen, können
die Energieabsorptionskörper 2, 3 im
jeweiligen Beschnittabschnitt 10 entsprechend abgelängt werden.
Dieses Ablängen
kann bereits beim Trennvorgang durchgeführt werden, bei dem aus dem
Doppelteil 1 die beiden (abgelängten) Energieabsorptionskörper 2, 3 hergestellt
werden.
-
Wie
insbesondere 2 zu entnehmen ist, besitzt
jeder Energieabsorptionskörper 2, 3 ein
erstes Ende 11 und ein zweites Ende 12. Das erste
Ende 11 besitzt einen kleineren Hohlkörperquerschnitt als das zweite
Ende 12. Während
das erste Ende 11 bevorzugt zur Befestigung am Stoßfänger vorgesehen ist,
dient das zweite Ende 12 bevorzugt zur Befestigung am Längsträgerendbereich.
Das Trennen des Doppelteils 1 ist zweckmäßig so ausgeführt, dass
die beiden Enden 11, 12 weitgehend vorgeformt
sind, um die erforderliche Befestigungsfunktion einfach realisieren
zu können.
-
Erfindungsgemäß besitzen
die Energieabsorptionskörper 2, 3 in
der Längsrichtung 6 einen
gestuften Verlauf des Hohlkörperquerschnitts.
Dabei wird der Hohlkörperquerschnitt
vom zwei ten Ende 12 zum ersten Ende 11 hin in
mehreren, hier exemplarisch in drei Stufen 13 reduziert.
Besonders vorteilhaft ist dabei die hier gezeigte Variante, bei
welcher der jeweilige Energieabsorptionskörper 2, 3 mehrere Längsabschnitte 14 aufweist,
die jeweils einen konstanten Hohlkörperquerschnitt besitzen. Dabei
sind je zwei benachbarte Längsabschnitte 14 über eine der
Stufen 13 miteinander verbunden. In der Folge besitzen
benachbarte Längsabschnitte 14 unterschiedliche
Hohlkörperquerschnitte.
-
Durch
die erfindungsgemäß vorgeschlagene Formgebung
der Energieabsorptionskörper 2, 3 kann beispielsweise
eine teleskopartige Deformationscharakteristik realisiert werden.
Bei einer Kollision führen am
jeweiligen Energieabsorptionskörper 2, 3 parallel zur
Längsachse 6 angreifende
Druckkräfte
dazu, dass der jeweilige Energieabsorptionskörper 2, 3 zunächst im
Bereich der Stufen 13 nachgibt und dadurch eine Relativverstellung
der einzelnen Längsabschnitte 14 relativ
zueinander in der Längsrichtung 6 ermöglicht.
Die einzelnen Längsabschnitte 14 bleiben
dabei zumindest anfangs relativ formstabil, wodurch sich eine gerichtete
und in gewisser Weise geführte
Deformation parallel zur Längsrichtung 6 realisieren
lässt.
Um die Steifigkeit bzw. Formstabilität der Längsabschnitte 14 zu
verbessern, kann zumindest bei einem Längsabschnitt 14, also
zwischen zwei benachbarten Stufen 13, zumindest eine Versteifungssicke 15 vorgesehen
sein, die quer zur Längsrichtung 6 des
jeweiligen Energieabsorptionskörpers 2, 3 verläuft. Die
einzelnen Versteifungssicken 15 sind hier in Form einfacher
zum Inneren des Energieabsorptionskörpers 2, 3 vorstehender
Einstülpungen
ausgebildet.