DE19781835B4

DE19781835B4 - Verfahren zum Herstellen eines Überrollbügels und Überrollbügel

Info

Publication number: DE19781835B4
Application number: DE19781835A
Authority: DE
Inventors: Roald Helland Pedersen; Rolf Vold
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2017-06-21
Also published as: NO962621D0; AU3277997A; WO1997048506A1; DE19781835T1

Abstract

Herstellungsverfahren für einen Überrollbügel für ein Fahrzeug, mit einem U-förmigen gebogenen Rohr, das entweder Teil eines aktiven Systems sein und eine zurückgefahrene Passivposition in einem Gehäuse und über einen Mechanismus eine ausgefahrene Aktivposition einnehmen kann, wobei das Rohr aus dem Gehäuse herausragt und einen Schutz gegen Überschlag bildet, oder Teil eines dauerhaft zusammengebauten aktiven Überrollschutzsystems ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
a) Vorsehen eines geraden hohlen rohrförmigen Elements (1) mit einem Mittenabschnitt (3),
b) Anordnen eines Werkzeugs (10a, 10b) an jeder Seite des Mittenabschnitts (3), um ihn festzuhalten und Seitenbereiche (3a, 3b) einzudrücken, gleichzeitig mit oder gefolgt von einem Eindrücken oder nach innen Biegen einer Biegeseite (3c) des Mittenabschnitts (3) durch ein Werkzeug (11),
c) Einführen eines Haltewerkzeugs (12a, 12b) in die an der Biegeseite des Mittenabschnitts (3) gebildete Spur (3c), wobei das Werkzeug unterteilt ist (12a, 12b), um ein Entfernen nach...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Überrollbügel für ein Fahrzeug, mit einem U-förmigen gebogenen Rohr, das entweder Teil eines aktiven Systems sein und eine zurückgefahrene Passivposition in einem Gehäuse und über einen Mechanismus eine ausgefahrene Aktivposition einnehmen kann, wobei das Rohr aus dem Gehäuse herausragt und einen Schutz gegen Überschlag bildet, oder Teil eines dauerhaft zusammengebauten aktiven Überrollschutzsystems ist. Insbesondere ist der Überrollbügel für ein Cabriolet verwendbar.
Die Erfindung betrifft ferner einen Überrollbügel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.
Es ist bekannt, U-förmige Überrollbügel herzustellen ausgehend von zwei länglichen rohrförmigen Elementen, die in einer U-Form mittels eines Oberseitenbrückenteils verbunden sind, der vorzugsweise aus einem Rohrlängenstück, das in eine U-Form gebogen worden ist, gemacht ist, wobei der größte Teil die gleiche runde Form aufweist, d.h. einen im wesentlichen konstanten Durchmesser, außer den Bereichen, die sich biegen, insbesondere den Krümmungsflächen.
Aus der US 2,285,275 (Harder) ist ein Verfahren bekannt zum Biegen eines Rohres mit einer scharfen Ecke, d.h. ungefähr 90°, so dass das Rohr in diesem Bereich nach innen gebogen wird, wobei das Rohr gebogen wird, während es gleichzeitig festgehalten und in dem Bereich der Einwärtsbiegung und dem Biegebereich flach geklemmt ist. Dieses Verfahren zeigt jedoch nicht, wie U-förmige Überrollbügel mit dem gesamten U-förmigen Teil im Profil gestaltet sein sollten. Auch zeigt das bekannte Verfahren nicht, wie ein Werkzeug für das gleichzeitige Doppelbiegen eines U-förmigen Rohres ausgelegt und entfernt werden soll.
Aus der DE 4412108 (Zepnik/Porsche), ist ein Überrollbügel mit durch interne Hochdruckformgebung vorgesehenen Rahmenkomponenten bekannt. Jedoch führt ein solcher stückweise zusammengebauter Überrollbügel zu kostenerhöhenden Verbindungen, etwa durch Schweißen oder Kleben, zusammen mit dem Risiko, daß die Verbindungen zu Schwachpunkten in dem zusammengebauten Aufbau führen.
Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, einen Überrollbügel anzugeben und ein Herstellungsverfahren, das von einem einstückigen rohrförmigen Element ausgeht und ein U-förmiges Rohr in einem Stück hergestellt. Eine weitere Aufgabe ist es, ein kostengünstiges Herstellungsverfahren im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren anzugeben, zum Beispiel zu bekannten Verfahren auf der Basis des Verschweißens von rohrförmigen Schenkelabschnitten und einem oberen Brückenabschnitt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überrollbügel anzugeben, der im Vergleich zu den vorbekannten geschweißten U-förmigen Überrollbügeln eine bessere Sicherheitsfunktion zeigt.
Noch eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren anzugeben, das einen U-förmigen Überrollbügel mit veränderlicher Form der Oberseitenbrücke liefert, während gleichzeitig die Baufestigkeitseigenschaften beibehalten bleiben, die insbesondere im Bezug zu den vorbekannten geschweißten Überrollbügeln verbessert werden.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Verfahrensgestaltungen sind in den Ansprüchen 2–5 angegeben. Für die Verfahrensschritte b) und c) des Anspruchs 1 ist keine zwingende Reihenfolge vorgegeben. Die Biegewerkzeuge des Verfahrensschritts d) können wiegeförmig (cradle-shaped) sein.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden:

a) Die geometrische Auslegung des Rohres kann durch Variieren der eingedrückten Stelle variierende Querschnitte erzielen. Die eingedrückte Stelle kann so stark variiert werden, wie im Hinblick auf Form und Funktion optimal ist.
b) Das Rohrelement kann mit einem kleinen Biegeradius geformt werden, was anderweitig schwierig zu erzielen ist.
c) Vom Kostengesichtspunkt her gesehen ist dieses Verfahren viel günstiger als der drei Stücke verbindende Stand der Technik.
d) Die Herstellung ist sicherer, und der gebogene Bügel kann mit gleichmäßigerer Qualität erzeugt werden. Die Anzahl der Prozessparameter ist erheblich verringert.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe durch einen Überrollbügel nach Anspruch 6 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 7 und 8 angegeben.
Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Überrollbügels können wie folgt zusammengefasst werden, insbesondere im Vergleich zu geschweißten Überrollbügeln:

a) Der Überrollbügel kann größere Deformationen aufnehmen, insbesondere bei Überrollbügeltests (Dachkompressionstest und Längsdehnungstest), als geschweißte U-Formen. Dies gilt insbesondere für die Bügelseite unter Zug beim Dachkompressionstest aufgrund der Geometrie der Biegung. Wenn das Material unter Zugspannung steht, gibt es Material in der eingedrückten Stelle, das herausgezogen/gedehnt werden kann, so dass beim ersten Durchgang (Herstellungsschritt) das Material selbst trotz einer Querschnittsverringerung nicht gedehnt wird.
b) Durch Einstellen der Geometrie kann der Überrollbügel leichter mit anderen Autoteilen integriert werden, z.B. Sitzen oder Kopfstützen, als die entsprechenden Bügel aus runden, geschweißten Rohren. Dies kann z.B. durch einen größeren Schaft erzielt werden.

Dieser Typ von Überrollbügeln kann für dauerhaft befestigte Überrollbügelsysteme sowie für aktive Systeme verwendet werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen und aus den Patentansprüchen deutlich.
1 ist eine schematische Seitenansicht des oberen Abschnitts eines beispielhaften gemäß der vorgeschlagenen Technik hergestellten U-förmigen Überrollbügels.
2 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in 1.
3A, 3B zeigen eine Draufsicht auf ein in ein Preßwerkzeug eingesetztes rohrförmiges Element bzw. eine Ausschnittseitenansicht des rohrförmigen Elements, das einen ersten Schritt bei dem Herstellungsverfahren als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Formgebungsverfahrens darstellt.
4A, 4B zeigen wie die 3A und 3B eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines zweiten Schritts in dem Formgebungsverfahren, nämlich der eingedrückten Stelle der Seitenbereiche des Mittenabschnitts des Elements.
5A, 5B zeigen wie die 4A und 4B eine Draufsicht bzw. Seitenansicht des Elements während einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Formgebungsverfahrens, bei dem ein Werkzeug für das Einwärtsbiegen der Biegeseite des Mittenabschnitts des Elements eingesetzt ist und zwischen zwei Teilen des Preßwerkzeuges arbeitet.
6 ist eine Seitenansicht, teils im Schnitt, die einen vierten Schritt des erfindungsgemäßen Formgebungsverfahrens zeigt, bei dem ein aufteilbares Werkzeug in die an der Biegeseite des Mittenabschnitts gebildete Spur eingesetzt wird, um den Mittenabschnitt des Elements beim Biegen des rohrförmigen Elements in die letztliche U-Form mit Hilfe eines Biegewerkzeugs (nicht gezeigt) zu unterstützen.
In 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäß hergestellten fertigen U-förmig gebogenen Überrollrohres dargestellt. Das gebogene Rohr bzw. der fertige Überrollbügel 1A ist hergestellt worden ausgehend von einem einstückigen geraden Rohrstück 1 mit einer gegebenen Materialdicke, das heißt mit einem geeigneten äußeren und entsprechend inneren Durchmesser D.
Das gerade Rohrstück (Element) 1 wird bei geeignetem Biegen in eine U-Form dadurch ausgezeichnet sein, daß es in einem Stück unter Vermeidung des Zusammenschweißens von Teilen hergestellt worden ist, was auch die Bruchgefahr verringert.
Zunächst wird ein Mittenabschnitt 2c des Rohrelements 1, das vor und nach dem Biegen zwei Außenabschnitte 2a bzw. 2d und den Mittenabschnitt 2c aufweist, durch geeignete Werkzeuge verarbeitet, wobei der Mittenabschnitt 2c teils durch Eindrücken von Seitenbereichen 3a und 3b und teils durch Einwärtsbiegen 3c der Biegeseite 3 eine nach innen gebogene Form annimmt, wie aus 2 deutlich wird. Auf die Biegeseite 3 des Mittenabschnitts 2c wirkt ein geeignetes Werkzeug, um eine nach innen gerichtete eingedrückte Stelle zu erzeugen, wobei das Ausmaß dieses Eindrückens im Hinblick auf die endgültige Form, Ausdehnung und die Abmessungen des Mittenabschnitts 2c bestimmt wird.
Nach Formgebung des Mittenabschnitts 2c mit seinen nach innen gedrückten Seitenbereichen 3a und 3b und seiner nach innen gerichteten eingedrückten Stelle an der Biegeseite werden zwei Hälften eines Werkzeugs, das den Mittenabschnitt während eines Biegeprozesses stützt eingesetzt, woraufhin die Rohrschenkel 2a und 2b aufeinander zugebracht werden, und zwar in die letztliche U-Form des Rohrelements 1 wie in 1 gezeigt.
Das Biegen der Schenkel 2a und 2b des Rohrelements kann in geeigneter Weise durchgeführt werden durch wiegeförmige Werkzeuge, die die Endabschnitte des Rohres in die endgültige U-Form drücken, und zwar gleichzeitig damit, daß die beiden Hälften des in die Spur oder die eingedrückte Stelle 3 des Mittenabschnitts 2c gesetzten Werkzeuges dem Mittenabschnitt bei diesem Biegeprozeß guten Halt bieten. Die beiden Werkzeughälften können dann voneinander getrennt und entfernt werden, wenn das Biegen in die endgültige U-Form beendet ist.
In den 3A, 3B, 4A, 4B und 5B zusammen mit 6 sind verschiedene Schritte bei einer bevorzugten Ausführungsform der Formgebung in ein U-förmiges Überrollrohr zur Verwendung in einem Überrollbügel dargestellt.
Die 3A und 3B zeigen eine Draufsicht auf ein in ein Preßwerkzeug 10a und 10b eingesetztes Rohrelement 1, bzw. eine Ausschnittseitenansicht des Rohrelements 1, womit ein erster Schritt in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren dargestellt ist.
Der Formgebungsprozeß kann natürlich vorzugsweise mit einem im wesentlichen hohlen rohrförmigen Element mit einem Außendurchmesser D beginnen, es sind jedoch auch andere als als rohrförmig zu definierende hohle Elemente verwendbar, und zwar abhängig von der endgültigen Auslegung des fertigen gebogenen U-förmigen Überrollbügels.
Die 4A und 4B zeigen wie die 3A und 3B eine Draufsicht, bzw. eine Seitenansicht eines zweiten Schrittes in dem Formgebungsprozeß, nämlich das Eindrücken von Seitenbereichen 3a und 3b des Mittenabschnitts des Elements auf eine schmalere Breite B als der Originaldurchmesser D.
In diesen Figuren und in den 5A und 5B ist gezeigt, daß ein zweiteiliges Werkzeug 10a und 10b an jeder Seite des Mittenabschnitts 3 angeordnet wird, um die Seitenbereiche 3a und 3b einzuklemmen und zusammenzudrücken, wobei gleichzeitig oder danach ein Werkzeug 11 die „Biegeseite" 3c des Mittenabschnitts 3 auf eine Abmessung H biegt, die größer, gleich oder kleiner als der Originaldurchmesser D sein kann.
In 6 ist gezeigt, daß ein Werkzeug 12a und 12b verwendet wird, das in die in der „Biegeseite" 3c gebildete Spur bzw. Rille oder eingedrückte Stelle eingesetzt wird, um den Rohrmittenabschnitt in der nach innen gebogenen Rille 3c zu stützen, während gleichzeitig das Werkzeug aufgeteilt wird, in 12a und 12b, um das Entfernen nach dem Biegen zu erleichtern.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist das aufgeteilte Werkzeug 12a und 12b, das in die in den Mittenabschnitt 3 gebildete nach innen gebogene Rille 3c eingesetzt ist, mit gerundeten Endabschnitten 13a und 13b ausgebildet, die nach dem Biegen des Stücks in die endgültige U-Form von der nach innen gebogenen Rille 3c in einem Winkel von über 90° und bis zu etwa 180° umgeben sind.
Ferner kann das aufgeteilte Werkzeug zwei dornartige Elemente 12a und 12b mit einem Zwischenverriegelungsmechanismus aufweisen.
Wie aus 6 deutlich wird, können zwei Biegewerkzeuge verwendet werden, eines auf jeder Seite des Mittenabschnitts 3, zum Beispiel wiegeförmige Werkzeuge, die die Endabschnitte 2a und 2b des Rohrs in die endgültige U-Form drücken, während gleichzeitig die Oberseitenbrücke 2c das nach innen gebogene Profil 3a, 3b und 3c behält.
Ein im wesentlichen gleichmäßiger Querschnitt des Mittelbrückenabschnitts 2c entlang seiner Längserstreckung ist vorteilhaft, es sind jedoch auch Variationen in der Stärke der Biegung möglich.
Die Form des die Oberseitenbrücke der endgültigen U-Form des Überrollbügels 1A bildenden Mittenabschnitts 2c kann innerhalb eines breiten Bereichs variiert werden, wobei die Breite B des Mittenabschnitts oder der Oberseitenbrücke 2c aus 2 kleinere Abmessungen als der ursprüngliche äußere Durchmesser D aus 1 haben kann. Folglich wird zwischen der Oberseitenbrücke 2c und jedem der Schenkel 2a und 2b ein Übergangsabschnitt 4a bzw. 4b auftreten, weil jedoch das Stück für den fertigen Überrollbügel 1 aus einem einzigen Stück hergestellt wird, sind diese Übergangsabschnitte 4a und 4b schweißnahtfrei und zeigen im Vergleich zu Schweißverbindungen eine erhöhte Zuverlässigkeit der Brücke 2c und der damit verknüpften Schenkelabschnitte 2a und 2b.
Ferner wird deutlich, daß das nach innen gebogene Material 3c der Oberseitenbrücke 2c eine größere Auslenkung mitmachen kann als ein durch gewöhnliches Anpassen und Schweißen hergestellter Oberseitenabschnitt, was bei einem Überschlag des Fahrzeugs, in dem der Überrollbügel eingebaut ist, zu einer vergrößerten Sicherheit führt.
Eine erfindungsgemäßer Überrollbügel 1A kann auch leichter in eine Kopfstütze integriert werden, da die Abmessungen der Oberseitenbrücke leichter auf die verschiedenen Varianten von Kopfstützen angepaßt werden können, während die Bruchfestigkeit gleichzeitig im Vergleich zu vorbekannten Überrollbügeln verbessert werden kann.
Versuche haben gezeigt, daß diese Überrollbügel bei Tests entsprechend dem „Federal Motor Vehicle Safety System" (staatliches Motorfahrzeugsicherheitssystem) FMVSS 216 im Vergleich zu geschweißten U-förmigen Überrollbügeln günstige Bruchfestigkeiten zeigen (hervorragende Verhältnisse von Festigkeit zu Duktilität).

Claims

Herstellungsverfahren für einen Überrollbügel für ein Fahrzeug, mit einem U-förmigen gebogenen Rohr, das entweder Teil eines aktiven Systems sein und eine zurückgefahrene Passivposition in einem Gehäuse und über einen Mechanismus eine ausgefahrene Aktivposition einnehmen kann, wobei das Rohr aus dem Gehäuse herausragt und einen Schutz gegen Überschlag bildet, oder Teil eines dauerhaft zusammengebauten aktiven Überrollschutzsystems ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Vorsehen eines geraden hohlen rohrförmigen Elements (1) mit einem Mittenabschnitt (3), b) Anordnen eines Werkzeugs (10a, 10b) an jeder Seite des Mittenabschnitts (3), um ihn festzuhalten und Seitenbereiche (3a, 3b) einzudrücken, gleichzeitig mit oder gefolgt von einem Eindrücken oder nach innen Biegen einer Biegeseite (3c) des Mittenabschnitts (3) durch ein Werkzeug (11), c) Einführen eines Haltewerkzeugs (12a, 12b) in die an der Biegeseite des Mittenabschnitts (3) gebildete Spur (3c), wobei das Werkzeug unterteilt ist (12a, 12b), um ein Entfernen nach dem Biegen zu erleichtern, d) Anwenden zweier Biegewerkzeuge, und zwar eines an jeder Seite des Mittenabschnitts (3), die die äußeren Endabschnitte des Rohres (2a, 2b) in die endgültige U-Form drücken, während der mittlere Brückenabschnitt (2c) sein nach innen gebogenes Profil (3a, 3b, 3c) beibehält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabschnitt (3, 2c) der Brücke in eine Breite (B) gedrückt wird, die kleiner als der ursprüngliche Durchmesser (D) eines rohrförmigen Stücks (1) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Brückenabschnitts oder Mittenabschnitts (3, 2c) in eine Höhe (H) nach innen gebogen wird, die gleich, größer oder kleiner als der ursprüngliche Durchmesser (D) eines rohrförmigen Elements (1) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das unterteilte Werkzeug (12a, 12b), das in die nach innen gebogene Spur (3c) in den Mittenabschnitt (3) eingesetzt wird, mit runden Endabschnitten (13a, 13b) gebildet ist, die nach dem Biegen des Stücks in die endgültige U-Form von der nach innen gebogenen Spur (3c) in einem Winkel von über 90° und bis zu 180° umgeben sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das unterteilte Werkzeug zwei dornartige Elemente (12a, 12b) mit einem Zwischenverriegelungsmechanismus verwendet.
Überrollbügel für ein Fahrzeug mit einem U-förmigen gebogenen Rohr, das entweder Teil eines aktiven Systems ist und eine zurückgefahrene Passivposition innerhalb eines Gehäuses und über einen Mechanismus eine ausgefahrene Position, die gegen Überschlag Schutz bietet, einnimmt, oder Teil eines dauerhaft montierten Überrollbügelsystems ist, wobei der Überrollbügel (1A) ein aus einem einzigen Stück Rohrelement (1) mit zwei parallelen Außenschenkelabschnitten (2a, 2b) und einem mittleren Brückenabschnitt (2c) gebildetes U-förmiges gebogenes Rohr (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabschnitt zum Teil durch ein Eindrücken von Seitenbereichen (3a, 3b) und zum Teil durch Einwärtsbiegen (3c) einer Biegeseite (3) mit einer Breite (B), die kleiner als der ursprüngliche Durchmesser (D) des Rohres (1) ist, und einer Höhe (H), die gleich, größer oder kleiner als der Rohrdurchmesser (D) ist, geformt ist.
Überrollbügel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei parallelen Außenschenkelabschnitte (2a, 2b) die ursprüngliche Abmessung bzw. den Durchmesser (D) des ursprünglichen Rohres (1) beibehalten.
Überrollbügel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Brückenabschnitt (2c) entlang seiner Längserstreckung einen gleichmäßigen Querschnitt aufweist.