NL1007580C2

NL1007580C2 - Vervaardiging van een middel voor de vermindering van de uitwerking van een externe mechanische stoot en het aldus vervaardigde middel.

Info

Publication number: NL1007580C2
Application number: NL1007580A
Authority: NL
Inventors: Peter Theodoor Vreede; Laurentius Cornelius De Winter
Original assignee: Hoogovens Corporate Services B
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-05-20
Also published as: EP1032775B1; ATE244837T1; US6598442B1; DE69816331T2; AU2154299A; CA2310705C; WO1999025991A1; EP1032775A1; CA2310705A1; DE69816331D1

Description

VERVAARDIGING VAN EEN MIDDEL VOOR DE VERMINDERING VAN DE UITWERKING VAN EEN EXTERNE MECHANISCHE STOOT EN HET ALDUS VERVAARDIGDE MIDDEL

5 De uitvinding heeft allereerst betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een middel voor de vermindering van de uitwerking van een externe mechanische stoot, van het type hetwelk een in hoofdzaak buisvormig metalen element omvat dat een zodanige sprong in de dwarsdoorsnede heeft dat het onder invloed van een axiale belasting door plastische vervorming tenminste ten dele binnenstebuiten gestroopt kan 10 worden. Tevens heeft de uitvinding betrekking op aldus vervaardigde middelen.

In de techniek bestaat een algemene behoefte aan middelen welke de uitwerking van een externe mechanische stoot kunnen verminderen. Een typisch voorbeeld hiervan wordt gegeven door de auto-industrie.

In het steeds intensiever wordende verkeer zijn veel auto’s onderhevig aan 15 botsingen, welke kunnen leiden tot aanzienlijke schade aan personen en aan voertuigen. Algemeen wordt er dan ook naar gestreefd om deze voertuigen te voorzien van middelen welke de schade als gevolg van botsingen kunnen verminderen. Algemeen bekend is het om het personencompartiment van het voertuig te beschermen door zogenaamde kreukelzónes aan voor en achterkant van het 20 voertuig. Echter dan nog kan aanzienlijke materiële schade optreden, welke slechts kan worden beperkt door reeds een deel van de botsingsenergie op te vangen in of aansluitend op de bumper. Veel onderzoek is dan ook al gericht op het vervaardigen van middelen welke gekoppeld zijn aan de bumper, en waarbij door plastische vervorming van een element een deel van de botsingsenergie kan worden 25 gedissipeerd.

Opgemerkt wordt overigens dat de behoefte aan middelen voor het verminderen van de uitwerking van een externe mechanische stoot niet zijn beperkt tot de voertuigtechniek.

In het Britse octrooischrifl nr. 884, 953 is een middel beschreven voor het 30 dissiperen van botsingsenergie tussen de bumper en het chassis van een automobiel, welk middel een buisvormig element omvat van het type zoals in de aanhef is omschreven. Tijdens een botsing wordt daarbij de buitenkant van een buisstuk naar 1 0 0 7 5 8 0 -2- binnen gestroopt, waarbij botsingsenergie wordt omgezet in energie benodigd voor de plastische vervorming van het buisvormige element.

Opgemerkt wordt dat het buisvormig element deel uitmaakt van een middel dat in de totale constructie van een automobiel of een andere mechanische constructie 5 moet worden ingebouwd, en wel zodanig dat de krachtswerking als gevolg van de externe stoot kan worden doorgegeven en opgevangen door het buisvormige element. Dit gehele middel wordt in de techniek wel aangeduid met de term “crash unit”. Het buisvormige element hetgeen tenminste ten dele binnenstebuiten gestroopt kan worden wordt in de vaktaal wel aangeduid met de term “invertube” en de beweging 10 van het binnenstebuiten stropen wordt verder wel aangeduid met de Engelse term “inversion”. In het navolgende zal wel van deze termen gebmik gemaakt worden.

Algemeen wordt ernaar gestreefd om “crash units” zo licht mogelijk te fabriceren volgens goedkope vervaardigingsmethoden. Niettemin is het tot nu toe gebleken dat de fabricage van de “invertube” kostbare en gecompliceerde bewerkingen vereist, 15 zoals koudsmeden of slagextrusie, danwel via verspanende bewerkingen.

De uitvinding stelt zich nu ten doel een eenvoudige en goedkope vervaardigingsmethode te bieden.

De uitvinding bestaat nu daarin dat het buisvormig element door hydrovormen uit een buisstuk met over de lengte constante dwarsdoorsnede wordt gevormd, waarbij 20 over een deel van de lengte de dwarsdoorsnede wordt vergroot en de overgangen in dwarsdoorsnede over korte afstand verlopen.

De techniek van het hydrovormen is in de vakliteratuur uitgebreid beschreven, en behoeft op deze plaats niet nader te worden toegelicht.

Gebleken is dat volgens deze nieuwe vervaardigingswijze een relatief goedkoop 25 buisstuk eenvoudig kan worden gevormd tot een voor een “crash unit” geschikte “invertube”.

Uit het Duitse Offenlegungsschrift DE 4316164 is de vorm van een “invertube” bekend waarbij de overgang in dwarsdoorsnede een S-vorm heeft. Hierdoor is het mogelijk de “inversion” van de “invertube” bij het axiaal belasten ervan, eenvoudig in 30 te leiden, waardoor een regelmatige gewenste vervorming van de “invertube” wordt verkregen.

Volgens de uitvinding is nu gebleken dat een dergelijke vormgeving ook kan worden verkregen met behulp van de techniek van het hydrovormen doordat tijdens 1 o 0 7 5 G o -3 - het hydrovormen een axiale aandrukkracht op het zich vervormende buisstuk zodanig wordt ingesteld dat de overgangen in dwarsdoorsnede een S-vorm aannemen. Opgemerkt wordt dat normaal bij het hydrovormen de expanderende buis zich aanvlijt tegen matrijshelften. Gebleken is nu echter dat door een hogere axiale aandrukkracht 5 toe te passen het vervormde buisstuk axiaal kan worden ingekort, waardoor de overgangen van de matrijs vrij komen en een S-vorm aannemen.

Het gevormde buisvormige element bezit aan zijn uiteinden rechte buiseinden. Deze kunnen direct worden ingeklemd in bevestigingsmoffen welke respectievelijk deel uit maken van de bumper en het chassis van de auto. Ook kan echter volgens de 10 uitvinding het buisvormige element zelf reeds worden voorzien van bevestigingsmiddelen voor het vormen ervan tot een “crash unit”. Dergelijke bevestigingsmiddelen kunnen bestaan uit, door het omzetten van de uiteinden van het element, gevormde flenzen.

De eenvoudigste vorm welke door hydrovormen kan worden verkregen is een 15 dubbele “invertube”, in feite twee “invertubes” die achter elkaar geschakeld zijn.

Indien de voorkeur bestaat voor een enkelvoudige “invertube” van het type zoals bijvoorbeeld is beschreven in het hierboven genoemde Duitse OfFenlegungschrift, dan kan zo’n buisvormig element worden vervaardigd door het halverwege zijn lengte doorsnijden van het door hydrovormen vervormde buisstuk.

20 Behalve op de beschreven werkwijze heeft de uitvinding ook betrekking op een middel hetgeen geschikt is voor de vermindering van de uitwerking van een externe mechanische stoot, van het type hetwelk een in hoofdzaak buisvormig metalen element omvat dat een zodanige sprong in de dwarsdoorsnede heeft dat het onder invloed van een axiale belasting door plastische vervorming tenminste ten dele 25 binnenstebuiten gestroopt kan worden. Een dergelijk middel kan dan zijn verkregen door toepassing van de boven omschreven werkwijze. Een uitvoeringsvorm van een zodanig middel verdient de voorkeur indien de overgangen in dwarsdoorsnede van het buisvormig element een S-vorm bezitten.

Voor de inbouw van het buisvormige element tot een nieuwe uitvoeringsvorm 30 van het middel kan dit buisvormige element worden voorzien van bevestigingsmiddelen. Deze kunnen bestaan uit flenzen die zijn gevormd door het omzetten van de uiteinden van het element.

1007580 -4-

Een nieuwe vormgeving van de “crash unit” volgens de uitvinding bestaat verder daarin dat het buisvormige metalen element meerdere overgangen in dwarsdoorsnede vertoont. Tenslotte kan volgens de uitvinding het nieuwe middel uit één enkele eenheid bestaan met een langsligger van een motorvoertuig. Indien ook deze 5 langsligger is vervaardigd door toepassing van de techniek van het hydrovormen uit een buis, is het mogelijk om de “invertube” in één enkele productiestap met zo’n langsligger te vervaardigen.

De uitvinding zal vervolgens worden toegelicht aan de hand van de beschrijving van een aantal figuren.

10 Fig. 1 toont schematisch het door hydrovormen vervaardigen van een buisvormig metalen element.

Fig. 2 toont een gereed buisvormig metalen element.

Fig. 3 toont een “crash unit”.

Fig. 4 toont een andere vormgeving van een “crash unit”.

15 Fig. 5 toont een “crash unit” na een inversion.

Fig. 6 toont nog weer een andere uitvoeringsvorm van een “crash unit”.

In Fig. 1 zijn met verwijzingscijfers 1 en 2 de tegen elkaar gesloten helften van een bij de nieuwe werkwijze gebruikte matrijs afgebeeld. In de matrijs ligt een buisstuk 3 hetwelk door hydrovervormen tot een buisvormig metalen element (een 20 “invertube”) voor een “crash unit” wordt omgevormd. Nadat waterdruk binnen buis 3 is aangebracht gaat de buiswand uitzetten en plastisch vervormen tot hij tegen de binnenwand van de matrijshelften 1 en 2 aanligt. Opdat plaatselijk een niet te sterke verdunning van het buismateriaal optreedt, wordt op de buiseinden een axiale kracht Fa gezet, waardoor de buiseinden op een wijze naar binnen geworden gedrukt die 25 zorgt dat voldoende wanddikte in de geëxpandeerde buis overblijft. In het afgebeelde geval is de matrijs zodanig gevormd dat er twee sprongsgewijze overgangen in dwarsdoorsnede zijn. Dit leidt tot een buisvormig metalen element 4 met de vorm als in Fig. 2 afgebeeld. Dit element kan als een dubbel uitgevoerde “invertube” in een “crash-unit” worden gebruikt. In Fig. 3 is afgebeeld hoe aan de onvervormde einden 30 van element 4 bevestigingsmoffen 6 en 7 kunnen worden aangebracht, welke respectievelijk deel uitmaken van een bumperconstructie van een automobiel (niet afgebeeld) en het chassis van dit automobiel (eveneens niet afgebeeld). Worden bij een botsing de bevestigingsmoffen 6 en 7 naar elkaar toe bewogen, dan zal element 4

' Ü J

-5- als een tweevoudige “invertube” vervormd worden, en wel ter plaatse van de overgangen 10 zullen de uiteinden van de “invertube” naar binnen worden gedrukt.

In Fig. 4 is afgebeeld hoe een enkelvoudige “invertube” kan worden vervaardigd, doordat het element 4 (zie Fig. 2) halverwege langs de snijlijn 5 in twee stukken 5 wordt geknipt. De open uiteinden van de aldus verkregen delen kunnen eventueel door het omzetten van de randen tot flenzen 8 en 9 worden gevormd. Deze flenzen kunnen dan dienen om de zo verkregen enkelvoudige “invertube” in te bouwen in een “crash-unit”.

In Fig. 5 is schematisch afgebeeld hoe deze “invertube” van Fig. 4 vervormt 10 nadat een axiale kracht op de flenzen 8 en 9 wordt uitgeoefend. Daarbij stroopt het linkerbuiseinde rondom de overgang 10 naar binnen het rechter uiteinde.

Teneinde de initiële deformatie van de “invertube” volgens Fig. 4 extra regelmatig en reproduceerbaar te laten verlopen kan de overgang 10 S-vormig worden gevormd (zie verwijzingscijfer 12) deze vormgeving kan bereikt worden door 15 het gerede product volgens Fig. 4 tot de vorm volgens Fig. 6 warm of koud te deformeren, doch ook is gebleken dat deze vorm in één bewerking tijdens het hydrovormen kan worden verkregen. In dat laatste geval dient de axiale F, tegen het einde van het hydrovormen van buisstuk 3 tot element 4 te worden verhoogd, waardoor de overgang 10 wordt omgevormd tot de S-vorm volgens Fig. 6.

20 Opgemerkt wordt dat het uiteraard ook goed denkbaar is om de “invertube” volgens Fig. 2 op dezelfde wijze te vervaardigen met S-vormige overgangen 10,

Veelal worden bij automobielen de langsliggers van het chassis ook door hydrovormen vervaardigd. In dat geval is het mogelijk om zo’n langsligger in het metalen element 4 als “invertube” in één productiegang te vervaardigen. Daar dit een 25 eenvoudige bewerking is, die voor de vakman geen nadere aanwijzingen behoeft, is verder hier van een nadere toelichting van deze variant met een figuur afgezien.

a

Claims

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een middel voor de vermindering van de uitwerking van een externe mechanische stoot, van het type hetwelk een in 5 hoofdzaak buisvormig metalen element omvat dat een zodanige sprong in de dwarsdoorsnede heeft dat het onder invloed van een axiale belasting door plastische vervorming ten minste ten dele binnenstebuiten gestroopt kan worden, met het kenmerk dat het buisvormig element door hydrovormen uit een buisstuk met over de lengte constante dwarsdoorsnede wordt gevormd, waarbij over een 10 deel van de lengte de dwarsdoorsnede wordt vergroot en de overgangen in dwarsdoorsnede over korte afstand verlopen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tijdens het hydrovormen een axiale aandmkkracht op het zich vervormende buisstuk zodanig wordt 15 ingesteld dat de overgangen in dwarsdoorsnede een S-vorm aannemen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat tot vorming van het middel het buisvormige element wordt voorzien van bevestigingsmiddelen.

4. Werkwijze volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de bevestigingsmiddelen bestaan uit door omzetten van de uiteinden van het element gevormde flenzen.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het buisvormige element is vervaardigd door het halverwege zijn lengte doorsnijden 25 van het door hydrovormen vervormde buisstuk.

6. Middel geschikt voor de vermindering van de uitwerking van een externe mechanische stoot, van het type hetwelk een in hoofdzaak buisvormig metalen element omvat dat een zodanige sprong in de dwarsdoorsnede heeft dat het 30 onder invloed van een axiale belasting door plastische vervorming ten minste ten dele binnenstebuiten gestroopt kan worden, als verkregen door toepassing van de werkwijze volgens conclusie 1. 1007580 - 7-

7. Middel volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat de overgangen in dwarsdoorsnede van het buisvormige element een S-vorm bezitten.

8. Middel volgens conclusie 6 of 7 met het kenmerk, dat het buisvormige element is 5 voorzien van bevestigingsmiddelen.

9. Middel volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de bevestigingsmiddelen bestaan uit, door het omzetten van de uiteinden van het buisvormige element, gevormde flenzen. 10

10. Middel volgens één der conclusies 6 t/m 8, met het kenmerk, dat het buisvormige element meerdere overgangen in dwarsdoorsnede bezit.

11. Middel volgens één der conclusies 6 t/m 10, met het kenmerk, dat het een 15 eenheid vormt met een langsligger van een motorvoertuig. J X-' 3 * * O '-J