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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Deformationselements
für ein Kraftfahrzeug,
wobei das Deformationselement unter Verwendung einer im wesentlichen
rohrförmigen und/oder
profilartigen und/oder konusförmigen
Hohlkörperstruktur
als Aufpralldämpfer
zur definierten Energieaufnahme bei einem Aufprall mit Sollverformungsstrukturen
hergestellt wird und ein Deformationselement.
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In
Kraftfahrzeugen dienen Deformationselemente, wie beispielsweise
in der
EP 1 234 729
A1 dargestellt, dazu, die passiven Sicherheit zu erhöhen. Diese
Energieverzehrelemente mit Strukturen zur Einleitung einer gezielten
Sollverformung werden so eingesetzt, dass sie einen Teil der Aufprallenergie in
Verformung umsetzen, wodurch die Karosserie und somit auch die Fahrzeuginsassen
geschützt
werden. Die äußeren Verformungsbereiche
(„Knautschzone") sollen den Stoß beim Aufprall
dämpfen,
also das Fahrzeug sanft abbremsen. Die energieverzehrenden Deformationselemente
sollen möglichst rasch,
d.h. nach einem sehr kurzen Verformungsweg, das bei der Absorption
zulässige
Kraftniveau erreichen.
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Die
Herstellung derartiger Deformationsteile erfordert regelmäßig einen
großen
Aufwand in technischer und zeitlicher Hinsicht. Es werden dazu Teile des
Deformationselements einzeln in mehreren Verfahren hergestellt und
zusammengefügt,
in der Regel geschweißt.
Für verschiedene
Fahrzeugtypen muss zudem jeweils eine spezielle Anpassung an die
Anforderungen beispielsweise aufgrund der unterschiedlichen Fahrzeugträgertypen
mit ihrer jeweils spezifisch unterschiedlichen Krafteinleitung hergestellt
werden.
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Als
nachteilig erweist es sich, dass die Herstellung der Deformationselemente
lange dauert und kostspielig ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vorrichtung zur Herstellung
eines Deformationselements mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1 anzugeben, wobei unter Vermeidung der Nachteile des
Stands der Technik Deformationselemente mit einem geringen Aufwand
und leichter Anpassung an verschiedene Kraftfahrzeugtypen herzustellen
sind.
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Die
Aufgabe wird gelöst,
dadurch, dass die Sollverformungsstrukturen in die Hohlkörperstruktur im
wesentlichen mittels eines elektromagnetischen Pulsverformungsverfahrens
eingeformt werden.
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Beim
elektromagnetischen Pulsverformensverfahren wird die Kraftwirkung
eines impulsförmigen Magnetfelds
zur Beschleunigung und anschließenden
Verformung von Deformationselementteilen aus elektrisch leitfähigem Material
genutzt. Da das Magnetfeld elektrisch isolierende Materialien durchdringt, ist
auch eine Bearbeitung nichtleitend beschichteter Elemente aus leitfähigem Material
möglich.
Die Verformung erfolgt dabei ohne Beschädigung der Oberflächen. Werkzeuge
hierbei sind Spulen bzw. Feldübersetzer,
die von einem Stromimpuls durchflossen ein pulsartiges magnetisches
Feld erzeugen, das mittels Induktion und über die Erzeugung eines Wirbelstroms
im Material auf die eingelegten, elektrisch leitfähigen Elemente
eine pulsartige und abhängig von
der Stromstärke
sehr hohe Kraft ausübt.
Es erfolgt eine sofortige plastische Verformung, wenn die Kraft über der
Fließgrenze
des Materials liegt. Die zum Feldaufbau notwendige elektrische Energie
wird in großen
Kondensatorbänken
gespeichert. Je nach Konzipierung der Werkzeuge, der Auswahl der
Werkstoffe und der Einstellung der Parameter kann mit diesem Verfahren
geschweißt
oder gefügt
werden.
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Die
Grundform des energieaufnehmenden Deformationselements kann bei
einer Bearbeitung mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren
aus einer tubularen Struktur bestehen, einem Rohr oder einem Profil
mit Längskanten.
Zudem kann eine konische, rohrförmige
oder profilartige Grundstruktur verwendet werden. Diese Grundstruktur
wird durch elektromagnetisches Pulsverformen mit spezifischen Vertiefungen,
Sicken und/oder Prägungen versehene,
um ein spezifisches Energieaufnahmeverhalten zu erzielen. Die Verformung
kann beispielsweise in Form einer auch teilweisen Kompression oder
Expansion der tubularen Struktur vorgenommen werden.
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Die
Fertigung des Deformationselements kann sehr schnell vorgenommen
werden. Das Verfahren ermöglicht
die Herstellung einer Deformationsstruktur in einer sehr kurzen
Prozessdauer. Ein Verformungsvorgang dauert jeweils ca. 0,1 s. Die Herstellung
verläuft
mittels einer sehr präzisen
Formung, da es aufgrund des explosionsartigen Verformungsvorgangs
nur eine minimale Rückfederung gibt.
In sonst üblichen
mechanischen Verformungsverfahren des Stands der Technik müssen die
Hookschen Verformungskurven, die das Verformungsverhalten eines
Werkstücks
angeben, mit ihrem elastischen und einem plastischen Verformungsanteil durchlaufen
werden, so dass eine Rückfederung
und ein größeres Spiel
einberechnet werden muss. Erfindungsgemäß hergestellte Deformationselemente weisen
eine sehr konstante Wandstärke über die ganze
Länge des
Deformationselements auf mit geringen Toleranzen von etwa 0,2–0,5. Es
erfolgt keine Werkstoffbeeinflussung im Gegensatz beispielsweise
zu einem Herstellvorgang mittels thermischem Schneidens oder Schweißens. Es
erfolgt kein thermischer Verzug und es ist kein Nachrichten notwendig. Der
typische Schnittgrad, welcher bei allen mechanischen Schneidprozessen
erzeugt wird und eine Nacharbeit erforderlich macht, ist hier nicht
vorhanden.
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Die
ermöglicht
eine sehr genaue Anpassung an das gewünschte Verformungsverhalten,
es muss keine zusätzliche
Dicke in der Wandstärke
zur Gewährleistung
hinzugegeben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl bei
zylindrischen, konischen Deformationselementstrukturen, als auch
bei Flach- bzw. Blechumformungen realisierbar, sowohl als Einzelprozess
als auch als kombinierter Prozess. Das Verfahren stellt eine hohe
Wiederholgenauigkeit sicher.
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Somit
wird durch eine effiziente Leichtbaustruktur eine Reduzierung des
Kraftstoffverbrauchs erreicht. Es ist auch möglich, die vorliegenden Deformationselemente
als Crashmanagementsystem einzusetzen.
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Auf
zusätzliche,
energieabsorbierende Materialien, beispielsweise Aluminiumschäume, kann
verzichtet werden. Dies führt
zu einer beträchtlichen
Vereinfachung und Kostenreduktion, wobei eine gute passive Sicherheit
gewährleistet
ist.
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Die
Prägung
kann auf einfache Wiese individuell auf die Bedürfnisse der Fahrzeughersteller
ausgerichtet werden. Durch die einfache und schnelle Fertigung ist
es möglich,
in Form einer Modulbauwiese einen Einsatz des Deformationselements
in einer leicht anpassbaren Einheitsstruktur für mehrere Fahrzeuge bereitzustellen.
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Eine
sehr gute homogene Krafteinleitung und Stabilität wird erreicht, wenn die Hohlkörperstruktur
in Umfangsrichtung nahtlos geschlossen ist. Die Sollverformungsstrukturen
werden im wesentlichen mittels eines konzentrisch wirkenden elektromagnetischen
Pulsverformungsverfahrens angeformt, so dass die Hohlkörperstruktur
mit den angeformten Sollverformungsstrukturen radial umlaufend nahtlos
geschlossen sein kann. Dies hat für ein Deformationselement insbesondere
den Vorteil, dass keine Schweißnähte entstehen,
die beispielsweise zu einer unbeabsichtigt ungleichmäßigen Verformung
führen
können,
und kein Wärmeverzug
auftritt, der die Passgenauigkeit herabsetzt und/oder eine Nachbearbeitung
erforderlich macht.
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Eine
gezielte, vorausberechenbare Verteilung der Kraftaufnahme wird erreicht,
wenn Vertiefungen und/oder Sicken und/oder Prägungen und/oder Wülste eingeformt
werden. Eine Einformung kann beispielsweise durch die Spulenkraft
konzentrierende Feldformer vorgenommen werden, die in die felderzeugenden
Spulen eingesetzt werden können.
Eine Verwendung dieser Feldformerelemente bietet sich insbesondere
bei einem Kompressionsverfahren an, da dabei eine freie Verformung
der eingesetzten tubularen Rohrstruktur in das Innere hinein erfolgen
kann. Durch die Einformungen in der tubularen Struktur wird während der
Krafteinleitung zugleich ein Faltbeulvorgang ausgelöst, der
dafür sorgt, dass
zu Beginn der Verformung des Deformationselements eine geringere
Kraft notwendig ist, und somit die erste Energieübertragung nicht in die Träger sondern
direkt in das Deformationselement erfolgt. Im ersten Abschnitt der
bei Belastung resultierenden Kraft-Weg-Kurve wird ein maximales
Kraftniveau nicht überschritten,
um einen Längsträger der
Karosseriestruktur nicht zu schädigen.
Diese Verformungsstrukturen können
mit dem vorgeschlagenen Verfahren besonders leicht und in vielfältigen Varianten
eingebracht werden, so dass eine gute Anpassung der Verformungsstrukturen
an gewünschte
Krafteinleitungskurven eines Kraftfahrzeugtyps möglich ist. Die Feldformer zur
Erzeugung des elektromagnetischen Pulses sind zu diesem Zweck so
aufgebaut, dass über
den Umfang entsprechend der Position der Verformungsstrukturen Verzahnungen
angebracht sind. Durch gezielte Abstufung der Feldformerstege und somit
mit variierendem Abstand zur umformenden tubularen Struktur können in
einem Fertigungsvorgang Umfangssicken abgestuft oder umlaufend,
in unterschiedlicher Tiefe in axialer Richtung eingebracht werden.
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Ein
definiertes, gut berechenbares Zusammenfalten der Ausbuchtungen
ist möglich,
wenn die Verformungen in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung
verlaufend ausgebildet werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Deformationselement mit einer in axialer Richtung
variierenden Sickentiefe hergestellt wird. Die Vertiefungen können durchgehend
oder unterbrochen in Umfangsrichtung einbracht werden, sowie mit
variierend, angepassten Tiefen in axialer Richtung. Es werden im
wesentlichen zwei Arten von Sicken eingebracht, Umlaufsicken und/oder
abgestufte Sicken. Durch die Variation der Sickentiefe in axialer
Richtung wird eine lokale Beeinflussung des Faltvorgangs in Richtung
des Mittelpunkts des Hohlkörpers
erreicht, somit kann eine symmetrisch oder asymmetrisch zur Hohlkörperstruktur
verlaufende Steuerung der Verformung erfolgen und eine angepasste
Ausbildung von Stabilitätsbereichen
erreicht werden.
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Eine
bereichsweise Stabilisierung kann erreicht werden, wenn lokal über den
Umfang verteilt Stege eingeformt werden, vorzugsweise in einem Umfangswinkelabstand
von etwa 90°.
Somit können zusätzlich oder
alternativ zu den Vertiefungen oder Auswöl bungen, insbesondere den Sicken,
die den Faltvorgang während
eines Aufpralls erleichtern sollen, auch lokal über den Umfang stabilisierende
und kraftleitende Stege eingerbacht werden. Vorteilhaft werden vier
Stege im Abstand von 90° eingebracht, die
als Versteifungen in axialer Richtung dienen. Hierdurch wird der
Verformungsvorgang in der Längsrichtung
des Deformationselements gehalten.
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Bei
geringeren zu erwartenden Kräften
ist es vorteilhaft, lokal über
den Umfang verteilt Stege vorzugsweise in einem Umfangswinkelabstand
von etwa 120° eingeformt
werden. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind drei Stege über den
Umfang der Hohlkörperstruktur
verteilt.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Hohlkörperstruktur
an zumindest einem Ende offen ist. Durch die Verwendung einer profilartigen
Hohlkörperstruktur
ist es dem Anwender überlassen,
je nach Einsatzbereich des Deformationselements, ein Ende offen
zu lassen. Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann
beliebig je nach Wunsch des Anwenders auch eine Ausführungsform
gewählt
werden, in der die Hohlkörperstruktur
an beiden Enden offen ist. Die offenen Enden weisen keine für das Verformungsverfahren
notwendige Form auf, sondern sind direkt nach der Verformung einsetzbar.
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Vorteilhaft
ist es, wenn zumindest ein Adaptionselement zur Anpassung und/oder
Befestigung des Deformationselements an einem angrenzenden Träger mittels
eines Pulsverbindungsverfahrens im wesentlichen in ein offenes Ende
des Hohlkörpers des
vorab und/oder im selben Prozess geformten Deformationselements
integriert wird. In dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren für ein mit
einem Biegeträger
und/oder einem Längsträger verbundenes
Deformationselement kann somit ein Hohlkörper mit Sollverformungsstrukturen
versehen werden, sowie zugleich oder auch anschließend ein
passendes Adaptionselement für
die Befestigung an einem Träger
eingebracht werden. Die Herstellung erfolgt mit Hilfe des elektromagnetischen
Pulsschweißens
oder Pulsformens, insbesondere vorteilhaft ist es, in diesem Zusammenhang
ein Kompressionsverfahren einzusetzen, weil dabei ein leichte Formung
der äußeren Randabschnitte
der tubularen Struktur um die eingesetzten Adaptionen möglich ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Adaptionselement eine an den endseitigen Querschnitt
des Hohlkörpers
angepasste Form aufweist und durch umgreifende Umbördelung/-Falzung eines endseitigen Randes
des Hohlkörpers
um einen Rand des Adaptionselements befestigt wird. Die Geometrie
der Längsträger- und
Biegeträgeradaptionen
sowie der Fügebereiche
sind dadurch so konzipiert, dass einerseits eine gute Krafteinleitung
in die Struktur stattfinden kann und zugleich mögliche Relativbewegungen zwischen
den Trägern
und den Deformationselementen in Form von Schwingungen unterbunden
werden können.
Die Herstellung erfolgt vorteilhaft im Kompressionsverfahren, insbesondere
mit eingesetzten Feldformerstrukturen. Die Formung der Ränder geben
den Adaptionen einerseits einen guten Halt und sind andererseits
einfach zu fertigen. Die Adaptionen können eine nahezu beliebige
Oberflächenstruktur aufweisen.
Die darin bedarfsweise eingebrachten Haltebohrungen zur Befestigung
der Adaptionen an der Längsträgern können einfach
auf die entsprechenden Kraftfahrzeugmodelle abgestimmt werden. Insbesondere
durch den Einsatz einer entsprechend angepasst langen umgebenden
Kompressionsspule, die bedarfsweise mit einer entsprechenden Feldformerstruktur
ausgestattet ist, ist das simultane Fügen oder Schweißen der
genannten Längs-
und Biegeträgeradaptionen
möglich.
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Eine
sehr einfache und zugleich wirksame und stabile Verbindung wird
hergestellt, wenn in die Hohlkörperstruktur
eine Halterkonstruktion, insbesondere eine Ringnut eingebracht wird,
die ein in die Hohlkörperstruktur
eingepasstes Adaptionselement belastungssicher festsetzt. Hierdurch
kann auch eine Beschädigung
oder Beeinträchtigung
der Festigkeit durch Schwingungen während der Fahrt unterbunden
werden.
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Eine
gute Verdrehsicherheit sowie Absicherung gegen einen Einfluss von
Fahrzeugschwingungen wird geliefert, wenn die Halterkonstruktion,
insbesondere die Ringnut, umlaufend durchgehend oder unterbrochen
eingebracht wird.
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Ein
schnelles und zugleich präzises
Herstellungsverfahren liegt somit vor, wenn die Sollverformungsstrukturen
in der Hohlkörperstruktur
durch ein Kompressionsverfahren mit einer um die Hohlkörperstruktur
angeordneten Spule sowie bedarfsweise eingesetzten Feldformerstrukturen
im Sinne einer Freiumformung hergestellt wird.
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Vorteilhaft
können
die Sollverformungsstrukturen in der Hohlkörperstruktur durch ein Kompressionsverfahren
mit einer um die Hohlkörperstruktur
angeordnete Spule und durch den Einsatz eines zusammengesetzten,
in die Hohlkörperstruktur
positionierten Dorns hergestellt werden. Der Dorn ist dabei zusammengesetzt,
damit er sich nach der Verformung einfacher aus der angeformten
Struktur entfernen lässt.
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Insbesondere
die Herstellung eines Deformationselements mit einem angepassten
Adaptionselement kann somit vorteilhaft dadurch erreicht werden,
dass zumindest ein auf die Hohlkörperstruktur aufgestecktes
Adaptionselement pulsgefügt
oder pulsgeschweißt
wird. Die Herstellung der Hohlkörperstruktur
kann in einem Schritt mit der Anpassung des Adaptionselements oder
auch in zwei Schritten erfolgen.
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Die
Verbindung ist auch in einem zweistufigen Verfahren einfach möglich, da
die geprägte
Hohlkörperstruktur
in der Pulsverformungseinrichtung verbleiben kann und die Adaption
lediglich auf die Hohlkörperstruktur
aufgesteckt wird und anschließend
in derselben Pulsverformungseinrichtung mittels elektromagnetischem
Pulsverformen und/oder Pulsschweißen und/oder Pulsformen insbesondere unter
Verwendung von äußeren Feldformerstegen angeformt
werden kann.
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Die
Adaptionen können
denselben Werkstoff wie die Rohr- oder dem Profilwerkstoffe aufweisen oder
auch einen anderen Werkstoff, der sich beispielsweise mit üblichen
Schweißverfahren
nicht verbinden lassen würde.
So ist beispielsweise eine Anformung auf ein Kunststoffrohr möglich sowie
die Realisierung von Hybridbauwiesen. Durch eine entsprechende Auswahl
der Hohlkörperstrukturen
ist sowohl eine Adaption zum Längs-
und Biegeträger
als auch eine Modularität
in Form eines Einsatz für
mehrere Kraftfahrzeug-Plattformen gewährleistet.
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Ein
schnelles und zugleich präzises
Herstellungsverfahren liegt auch vor, wenn das Deformationselement
durch eine Expansionsverformung mit Hilfe einer in die Hohlkörperstruktur
eingesetzten, längenmäßig mit
der Hohlkörperstruktur
korrespondierenden Spule im Sinne einer Freiumformung hergestellt
wird. Zugleich können
verschiedene Strukturen erzeugt werden, ohne dass ein kostspieliges Werkzeug
notwendig wird.
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Vorteilhaft
können
Sollverformungsstrukturen eingebracht werden, wenn das Deformationselement
durch eine Expansionsverformung mit Hilfe einer in die Hohlkörperstruktur
eingesetzten, längenmäßig mit
der Hohlkörperstruktur
korrespondierenden Spule und einer begrenzenden und formenden äußeren Matrize
hergestellt wird. Die Verformung kann somit sicher kontrolliert
werden auch komplexe äußere Formen
lassen sich in einem Arbeitsgang herstellen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn zur Herstellung des Deformationselements und des Adaptionselements ein
einheitlicher Werkstoff und/oder mehrere Werkstoffe in Hybridbauweise
verwendet wird.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Werkstoffkombinationen Aluminium/Stahl oder Stahl/-Kunststoff oder Aluminium/Kunststoff
oder jeweils umgekehrt für
die Deformationselement/Adaptionselementkombination verwendet werden.
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Die
Aufgabe wird ebenfalls gelöst
durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Deformationselements
für ein
Kraftfahrzeug, wobei das Deformationselement unter Verwendung einer
im wesentlichen rohrförmigen
und/oder profilartigen und/oder konusförmigen Hohlkörperstruktur
als Aufpralldämpfer
zur definierten Energieaufnahme bei einem Aufprall mit Sollverformungsstrukturen
herzustellen ist, insbesondere unter Anwendung eines Verfahrens
nach einem der oben beschriebenen Verfahren , wobei die Vorrichtung
für ein
elektromagnetisches Pulsverformungsverfahren ausgebildet ist, insbesondere
für eine
Expansionsverformung eine in die Hohlkörperstruktur einzusetzende
Spule und eine begrenzende und formende äußere Matrize aufweist oder
für eine Kompressionsverformung
eine um die Hohlkörperstruktur
angeordnete Spule sowie zwischen der Spule und der Hohlkörperstruktur
angeordnete Feldformerstrukturen zur Verformung im Sinne einer Freiumformungseinrichtung
oder gegen einen zusammengesetzten, in die Hohlkörperstruktur positionierten Dorn
aufweist.
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Die
Feldformer sind so aufgebaut, dass über den Umfang entsprechend
der Position der Sicken bzw. Stege Verzahnungen angebracht sind.
Durch gezielte Abstufung der Feldformerstege und somit mit variierendem
Abstand zur umformenden tubularen Struktur können in einem Fertigungsvorgang
die Umfangssicken, abgestuft oder umlaufend, in unterschiedlicher
Tiefe in axialer Richtung eingebracht werden. Das Verformungswerkzeug
kann dazu außen
oder innen angebracht werden. Die Werkzeuge sind Spulen und Feldformer.
Bei einer Freiumformung erfolgt die Umformung ohne eine äußere oder innere
Matrize.
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Vorteilhaft
weist die Vorrichtung sie eine die Hohlkörperstruktur umgebende, längenmäßig mit
der Hohlkörperstruktur
korrespondierende Spule zur Kompression aufweist, wobei zwischen
Spule und Hohlkörperstruktur
mit entsprechenden Abstufungen versehene Feldformerstrukturen zur
lokal unterschiedlichen Verformung der Hohlkörperstruktur angeordnet sind,
insbesondere zur Verbindung der Hohlkörperstruktur mit einem in die
Hohlkörperstruktur
eingesetzten Adaptionselement.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Feldformerstege zur Herstellung der Sollverformungsstruktur
eine variierende Tiefe zur Erzeugung von lokalen Feldschwankungen
zur Herstellung von Sickenstrukturen aufweisen. Die Sickenstruktur
im Deformationselement lässt
sich somit auf einfache und schnelle Weise mittels eines einmaligen
Einsatzes einer Vorrichtung erzeugen.
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Die
Aufgabe wird ferner erfüllt
durch ein Deformationselement hergestellt nach einem Verfahren nach
einem oder mehreren der oben beschriebenen Verfahren mit einer Vorrichtung
nach einem der Ansprüche
1 bis 3. Das Deformationselement weist ein großes Kompensationsvermögen ohne
unerwünschte
Inhomogenitäten
auf. Die Materialien sind mit einer gleichmäßigen Wandstärke verformbar.
Die Ausknickgefahr ist verringert, was eine geringere Belastung
der Längsträger mit
sich bringt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands
der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind.
Es zeigen:
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1a eine
schematische Seitenansicht einer Hohlkörperstruktur eines Deformationselements mit
Sollverformungsstrukturen.
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1b einen
Querschnitt durch eine Hohlkörperstruktur
nach 1a,
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1c einen
Teil eines Längsschnitts
durch ein Deformationselement,
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2a eine
schematische Ansicht eines Querschnitts durch eine Vorrichtung zur
Herstellung eines Deformationselements und
-
2b eine
schematische Ansicht eines Längsschnitts
durch eine Vorrichtung nach 2a.
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1a zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Hohlkörperstruktur 2 eines
Deformationselements 1 mit Sollverformungsstrukturen 3.
Die Hohlkörperstruktur 2 ist
aus einem Rohrprofil aufgebaut und mittels eines Pulsverformungsschrittes
mit Sollverformungsstrukturen 3 versehen worden. Dazu wurde
das Hohlrohr beispielsweise in eine Spulenanordnung mit Feldformerstegen
entsprechend einer Form aus 2a dargestellt
eingelegt und mittels eines Kompressionsverfahrens verformt. Ein
anderes bevorzugtes Verfahren ist die Expansionsverformung insbesondere
gegen eine äußere Matrize,
die dabei vorzugsweise zum einfacheren Entnehmen aus der Struktur
zweigeteilt ausgebildet ist. Die Hohlkörperstruktur 2 weist
in Umfangsrichtung 4 verteilte Vertiefungen, Sicken 5,
auf. Die dargestellte Ausführungsform
zeigt drei ringförmig
umlaufende, gleichmäßig in Längsrichtung 24 der
Hohlkörperstruktur 2 beabstandete
Umfangssicken, sowie zwei dazwischen liegende Reihen mit vier, gleichmäßig in Umfangsrichtung unterbrochene
ovale Einzelsicken 23 mit dazwischen angeordneten Stegen 10 auf.
Die Stege 10 sowie die Einzelsicken 23 haben jeweils
einen Umfangswinkelabstand von etwa 90°. Diese Symmetrie der Hohlkörperstruktur 2 führt zu einer
gleichmäßigen, nicht seitlich
ausbrechenden Verformung im Fall eines Aufpralls. Durch die vierzählige Symmetrie
ist eine besonders gute Verformbarkeit sowie durch die dazwischen
angeordneten Umfangs sicken 22 eine ausreichende Verformungsweite
gegeben, so dass eine große
Energiemenge aufgenommen werden kann.
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Die
Hohlkörperstruktur 2 weist
zwei offene Enden 12 auf, in die Adaptionselemente 13,
wie in 1c gezeigt, eingefügt werden
können.
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1b zeigt
Querschnitte entlang einer Querschnittslinie AA sowie BB durch eine
Hohlkörperstruktur 2 nach 1a.
Die Einzelsicken 23 sind in einem Umfangswinkelabstand 11 von
etwa 90° angeordnet
und weisen eine maximale Tiefe 8 auf. Der Übergang
von einem Umfang 9 zu einer maximalen Sickentiefe 8 erfolgt
vorzugsweise kontinuierlich, so dass bei der Verformung keine Spannungsspitzen auftreten.
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1c zeigt
einen Teil eines Längsschnitts durch
ein Deformationselement 1. Das Deformationselement besteht
aus einer Hohlkörperstruktur 2 sowie
angepasst eingeformten Adaptionen. Die Einformung der Adaptionselemente 13 erfolgt
mitten eines Einsetzens der Adaptionselemente 13 in die
offenen Enden 12 der Hohlkörperstruktur 2 sowie
eine Pulsverformung des anliegenden Rohrrandes 16 um den
Rand der Adaptionselemente 17. Auf diese Weise entsteht
eine einfach herzustellende, aber zugleich sehr stabile Umbördelung/Falzung 15 der Ränder 16,
die die Adaptionselemente 13 auch gegen einen Einfluss
von Schwingungen beim Fahren sicher festlegt.
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2a zeigt
eine schematische Ansicht eines Querschnitts durch eine Vorrichtung
zur Herstellung eines Deformationselements 1. Die im Ausführungsbeispiel
nicht dargestellte rohrfömige
Hohlkörperstruktur 1 wird
dazu in einen Feldformer 19 mit Feldformerstegen 20 eingelegt,
der von einer äußeren Spule 25 umgeben
ist. Sobald ein ausreichender pulsförmiger Spulenstrom angelegt
ist, verformt sich die Hohlkörperstruktur 1 an
den Bereichen der Feldformerstege 20 im Sinne einer Freiumformung
durch die angreifenden Kräfte
des magnetischen Feldes. Diese Kompression geschieht nahezu explosionsartige
und somit sind auch die verhältnismäßig geringen
Tiefen 8 der Sicken durch die Feldformerstege 20 mit
den Tiefen 21 ohne Rückfederung
zu erreichen.
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2b zeigt
eine schematische Ansicht eines Längsschnitts durch eine Vorrichtung
nach 2a. Der Aufbau zeigt eine röhrenförmige Struktur und kann in
seiner Länge
und Breite nahezu beliebig variiert werden, um Deformationsstrukturen
an unterschiedlichste Fahrzeugtypen anzupassen.
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- 1
- Deformationselement
- 2
- Hohlkörperstruktur
- 3
- Sollverformungsstruktur
- 4
- Umfangsrichtung
- 5
- Sicke
- 6
- Wulst
- 7
- Axialrichtung
- 8
- Sickentiefe
- 9
- Umfang
- 10
- Steg
- 11
- Umfangswinkelabstand
- 12
- Ende
- 13
- Adaptionselement
- 14
- Querschnitt
- 15
- Umbördelung/Falzung
- 16
- Rand
- 17
- Rand
- 18
- Halterkonstruktion
- 19
- Feldformer
- 20
- Feldformerstege
- 21
- Tiefe
- 22
- Umfangssicke
- 23
- Einzelsicke
- 24
- Längsrichtung
- 25
- Spule