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WO2010111797A1 - Devices for structural reinforcement - Google Patents

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Publication number
WO2010111797A1
WO2010111797A1 PCT/CH2010/000053 CH2010000053W WO2010111797A1 WO 2010111797 A1 WO2010111797 A1 WO 2010111797A1 CH 2010000053 W CH2010000053 W CH 2010000053W WO 2010111797 A1 WO2010111797 A1 WO 2010111797A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cavity
structural element
sheet metal
pressure
guard rail
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CH2010/000053
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Oskar Zieta
Philipp Dohmen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2010111797A1 publication Critical patent/WO2010111797A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01F—ADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F15/00—Safety arrangements for slowing, redirecting or stopping errant vehicles, e.g. guard posts or bollards; Arrangements for reducing damage to roadside structures due to vehicular impact
    • E01F15/02—Continuous barriers extending along roads or between traffic lanes
    • E01F15/04—Continuous barriers extending along roads or between traffic lanes essentially made of longitudinal beams or rigid strips supported above ground at spaced points
    • E01F15/0407—Metal rails
    • E01F15/0423—Details of rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/021—Deforming sheet bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/053—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure characterised by the material of the blanks
    • B21D26/059—Layered blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D47/00—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B21D47/01—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures beams or pillars
    • B21D47/02—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures beams or pillars by expanding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00—Doors
    • B60J5/04—Doors arranged at the vehicle sides
    • B60J5/042—Reinforcement elements
    • B60J5/045—Panel type elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/157—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body for side impacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/16—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having fluid storage compartment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to devices for reinforcing a structure and guardrail devices.
  • Sheet metal is a very versatile material that can be transformed from a simple flat basic shape into complex three-dimensional sheet metal structures due to its plastic deformability.
  • Such structural elements can have a high rigidity and strength at a relatively low weight and are therefore often used when weight is an important factor, for example in vehicle construction and lightweight construction.
  • FIG. 1 shows an example of such a conventional crash barrier device 1, consisting of two individual shaped sheet metal 2, which are fastened to a carrier 17 in the same way.
  • the two sheet metal elements 2, 2 ' may, but need not, be interconnected. Due to the very high number of running meters required and the correspondingly low acceptable production prices of such crash barriers, they are preferably produced in an efficient endless process, for example by shaping rolls of a perforated metal sheet.
  • plastically deformable materials such as sheet metal
  • other methods are known, such as deep drawing with punch and die.
  • Other processes can be used for more specific shapes, for example high-pressure sheet metal forming, also known as hydroforming, in which the punch is replaced by a pressure medium acting directly on the workpiece in comparison to conventional deep drawing.
  • hydroforming high-pressure sheet metal forming
  • Another method is hydromechanical deep drawing in which the die is replaced by a pressure medium filled, pressure regulated cavity.
  • the media pressure required for forming depends, among other things, on the geometry of the component, the sheet thickness and the material used, and can range from 5 MPa (aluminum sheet) to 200 MPa (stainless steel sheet). Such pressures can only be generated hydraulically, and require expensive, expensive tools.
  • the internal high-pressure method is used, a variant of high-pressure sheet metal forming, in which the pressurized medium is introduced into a pressure-tight closed interior of a tubular sheet metal blank, which is arranged in an external die forming tool , Such a method is described for example in WO 00/10748 A1 and WO 2006/018846 Al.
  • the necessary pressures are similar to those of conventional high-pressure sheet metal forming.
  • a tubular sheet metal blank it is also possible to use two sheets laid one on top of the other in a planar manner.
  • the known methods are the very high working pressures, which can be up to 200 MPa (2000 bar). At such pressures, the forming tools are heavily loaded. Their manufacture and operation is also complicated and expensive, and limits the size of the manufacturable components.
  • An object of the invention is to provide an advantageous device for reinforcing a structure, in particular for the reinforcement of parts of a Fa hkrakka rosse rie such as a vehicle door.
  • Another object of the invention is to provide an advantageous crash barrier devices which can be produced, in particular, inexpensively.
  • An apparatus for reinforcing a structure comprises a structural element having at least one cavity which is pressure-tightly sealed or closable, and a pressure generator with which a temporary or continuous overpressure can be generated within the at least one cavity of the structural element.
  • the structural element of the device consists of two or more sheet metal elements which are joined along at least part of their contours, for example by welding or gluing, so that the at least one cavity is formed.
  • the structural element may be preformed by inflating the closed cavity.
  • the pressure generator is a chemical propellant charge.
  • the at least one cavity of the structural element of a device according to the invention may have a predetermined breaking point or a pressure relief valve.
  • Another advantageous embodiment of an apparatus according to the invention for structural reinforcement has a control device with which states within and / or outside the device can be measured and with which the pressure generator can be controlled.
  • the control device can preferably be connected to an external control device.
  • the cavity of the structural element of the device according to the invention may be filled with a foamed material, in particular polyurethane foam, foam concrete, or aluminum foam.
  • a further advantageous embodiment of a device according to the invention comprises at least one delimiting element which is positively and / or non-positively connected to at least one of the sheet metal elements of the structural element.
  • This limiting element is suitable for limiting the deformation of one or more of the sheet-metal elements in a predetermined manner when the structural element is inflated into a three-dimensional guard rail device.
  • a limiting element may be arranged within a cavity of the structural element.
  • a limiting element can also be a web arranged on a sheet metal element or a bead attached to a sheet metal element.
  • a device according to the invention for reinforcing a structure may include a crash barrier device according to the invention.
  • a particularly advantageous embodiment of an inventive device is arranged in a vehicle body, in particular in a vehicle door, a vehicle pillar, or the roof, or a crash barrier device.
  • a crash barrier device comprises a structural element with two or more sheet metal elements which are joined together along at least part of their contours, for example by welding or gluing, so that at least one cavity is formed, which is pressure-tightly sealed or closable.
  • the structural element is reshaped by inflating the at least one cavity of the structural element
  • a guide rail device Due to its advantageous lightweight construction, a guide rail device according to the invention has an improved mechanical strength at the same weight per linear meter.
  • a guard rail device absorbs part of the kinetic energy in the event of a collision of a vehicle, for example, and can thus contribute to improved accident safety.
  • the crash barrier device can also be produced on site, ie, for example, on the road construction site, from the semi-finished product from the roll.
  • the at least one cavity extends along a longitudinal axis of the structural element.
  • a connection for the supply of a pressure medium into the at least one cavity is provided.
  • the limiting element is suitable for limiting the deformation of one or more of the sheet metal elements in a predetermined manner when the structural element is inflated.
  • a limiting element may be arranged within a cavity.
  • a limiting element can also be a web arranged on a sheet metal element or a bead attached to a sheet metal element.
  • the at least one cavity of a guard rail device according to the invention can be filled with a foamed material, in particular with polyurethane foam, foam concrete, or aluminum foam.
  • a pressure generator is provided, with which a temporary or continuous overpressure within a closed cavity of the structural element can be generated.
  • the pressure generator may be, for example, a chemical propellant charge.
  • the guard rail device remains permanently under pressure, or is briefly placed under pressure in an impact in order to increase the mechanical stability even more.
  • a control device is provided with which states within and / or outside the guard rail device can be measured, and with which the pressure generator can be controlled.
  • the control device can be designed to be connectable to an external control device.
  • a predetermined breaking point or a pressure relief valve is provided in a cavity of the structural element.
  • An inventive crash barrier device may also have an additional impact apron for protecting the at least one cavity of the structural element.
  • a crash barrier device comprises a device for structural reinforcement according to the invention.
  • FIG. 1 shows an example of a conventional crash barrier device in a perspective view.
  • Figure 2 shows an embodiment of an inventive Leitplanken- device in a perspective view.
  • Figure 3 shows a semi-finished product (a) in plan view and (b) in a cross-section along the line A-A.
  • FIG. 4 shows another example of a crash barrier device according to the invention in a perspective view.
  • Figure 5 shows schematically an embodiment of a device according to the invention for structural reinforcement, used in a vehicle door, (a) in a 39ansieht, (b) in a cross section, and (c) in a cross section after the impact of a vehicle.
  • FIG. 2 An exemplary embodiment of a guard rail device 1 according to the invention is shown in FIG. 2 in a section of the longer guard rail device.
  • the crash barrier device 1 comprises a structural element 61 with two sheet metal elements 2, 2 ', which are sealed together along three parallel connecting seams 14, 14', for example by welding, gluing or other suitable joining techniques, so that a pressure-tight or pressure-tight sealable Cavity 13 forms.
  • the originally plane-parallel sheet metal elements 2, 2 'of a semifinished product were inflated, resulting in the illustrated curved, three-dimensional structure of the structural element 61, with two cavities 13 along the longitudinal axis 16.
  • the crash barrier device 1 is provided with fastening elements 1 5, for example screws, attached to the connection seams 14, 14 'on a behind the guardrail arranged vertical support 17.
  • fastening elements 1 5 for example screws
  • the connection seams 14, 14 'on a behind the guardrail arranged vertical support 17 instead of two cavities and embodiments with only one cavity are possible, as shown for example in Figure 4, or three or more cavities.
  • FIG. 3 (a) shows a detail of a semi-finished product 1 1 consisting of two sheet metal elements 2, 2 '
  • FIG. 3 (b) shows a cross section through the semi-finished product 1 1 along the line A-A.
  • the preparation of the semifinished product 1 1 is preferably carried out in a continuous process.
  • two metal strips are superimposed from roll superimposed, and welded together by laser welding.
  • Appropriate systems are known to those skilled in the industrial practice.
  • a plurality of parallel weld seams 18 are preferably applied per connecting space. In order to allow inflation and forming of the semi-finished product 11, the weld seams 18 must be pressure-tight.
  • the sheets 2, 2 'in the region of the connection seams 14, 14' can also be adhesively bonded to each other. It is also possible to arrange a sealing strip, for example of an elastomer, in an inner region of the connecting seam, and to connect the sheet metal elements together at the edges of the connecting seam by spot welding, riveting or screwing.
  • a sealing strip for example of an elastomer
  • the individual semi-finished products 1 1 are cut to length by Endlosstrang.
  • the semifinished product is converted into the three-dimensional end structure. This can also be done only at the installation site, which allows a space-saving storage and efficient transport of the still flat semi-finished products.
  • the semi-finished products can also be folded or folded so that they can be transported to save space.
  • the future cavities 13 between the two sheet metal elements 2, 2 'must be closed pressure-tight.
  • this pressure-tight closure takes place through the weld seams 18 of the connection seams 14, 14 '.
  • Weld seams may also be applied to the two longitudinal ends of a guard rail device according to the invention, or the individual semi-finished products may be temporarily removed. closed, for example by hydraulic clamps or end covers, or other suitable means.
  • an overpressure is generated within the cavity 13 with respect to the sweet environment, for example by introducing compressed air or filling with water or other hydraulic active medium.
  • inflation is synonymous with the term transformation.
  • the necessary overpressure in the cavity 13 is, depending on the case, between 50 kPa (0.5 bar) and 1 MPa (10 bar). This places significantly lower demands on the technical infrastructure.
  • a connection 12 for a pressure medium is arranged on one of the sheet metal elements for each hollow body.
  • the originally substantially flat sheet metal elements 2, 2 ' are plastically deformed by the increased internal pressure and elastically stretched to a certain extent, wherein the deformation is "free", that is not predetermined by a die or a punch by the choice of the contour 21 and the topological connection 18 of the sheet metal elements, the specific material properties of the sheet such as modulus of elasticity, sheet thickness, rolling direction, as well as the process parameters such as applied working pressure and forming time determined.Due to the plastic deformation it leads to a shift of the contours Blowing out the semi-finished products thus makes them narrower in the plane of the contours, which must be taken into account in the choice of contouring.As described above, the use of a die or another shaping tool is not necessary. Use forming et.
  • the pressure is lowered again, due to the plastic deformation of the sheet the shaping remains stable.
  • a certain amount of reversible elastic deformation must be taken into account when defining the process parameters and contouring. It may also be an increased internal pressure remain, for example, to stabilize the crash barrier device additionally mechanically.
  • the semi-finished product has at least one delimiting element that is positively and / or non-positively connected with at least one of the sheet metal elements of the semi-finished product.
  • the at least one limiting element is suitable for limiting the deformation of one or more of the sheet-metal elements in a predetermined manner when the semi-finished product is inflated into a three-dimensional guardrail device.
  • the at least one limiting element is arranged within a cavity.
  • a delimiting element is arranged between two metal sheets and fixed to them in a positive and / or non-positive manner.
  • a limiting element may also be a web arranged on a sheet metal element or a bead attached to a sheet metal element.
  • a crash barrier device can be equip with permanently closed cavities.
  • the at least one cavity of the crash barrier device can be held temporarily or continuously under a certain overpressure.
  • a pressure generator may be provided, which is arranged outside or inside the crash barrier device.
  • An overpressure inside the cavity leads to a mechanical stabilization of the guardrail.
  • Such a guard rail device according to the invention then also corresponds to a device according to the invention for reinforcing a structure, in this case the structure of a guardrail.
  • a closed cavity has the property of compressing the air within the cavity upon a violent impact of a vehicle, resulting in additional absorption of kinetic energy.
  • a crash barrier device according to the invention thus also acts in the manner of an airbag.
  • a pressure generator for example, a pneumatic compressor.
  • the pressure generator is preferably as designed chemical propellant charge, which ignited at a suitable time ignites the crash barrier device in a very short time under pressure.
  • the mechanical stability of a guard rail device according to the invention can be considerably increased for a short period of time.
  • Such a crash barrier device can also be equipped with a predetermined breaking point in order to reduce the overpressure after the triggering of the pressure generator in a controlled manner.
  • a control device for controlling the pressure generator is provided.
  • states within and / or outside the guard rail device can be measured, for example, the internal and / or external pressure, or an impact of a solid object such as a vehicle. The latter can be detected for example by a pressure peak within the closed cavity, or by the vibration occurring.
  • a control device can also be connected to other control devices, for example from adjacent guard rail elements, or to a central control device. In this way, for example, an impact on a guard rail element can be reported to a central traffic control center.
  • a network can be constructed, for example, as a wired data bus or as a wireless radio network.
  • FIG. 4 An embodiment of such a guard rail device according to the invention is shown in FIG. 4, for example.
  • the guardrail device 1 or structure reinforcing device 6 shown consists of two sheet-metal elements 2, 2 ', which is pressure-tightly connected along its longitudinal edges to two connecting seams 14. Also, the two longitudinal ends (not shown) of the crash barrier device 1 are pressure-sealed.
  • a pressure generator in the form of an electrically ignitable propellant charge 4 is attached within the closed cavity 13 formed thereby.
  • a control device 5 mounted in the cavity is a control device 5, with which an impact on the crash barrier element De- detectable 51 and the chemical propellant charge 4 is triggered.
  • the control device 5 can also be arranged outside the guardrail device, in which case separate sensors 51 can be arranged in the guardrail,
  • an additional crash apron may be provided.
  • This can for example have the shape of a further sheet, which is mounted on the carrier 17 remote from a sheet metal element 2 '.
  • FIG. 5 Another possible embodiment of a device 6 for reinforcing a structure 7 is shown in FIG. 5, by way of example of a vehicle door.
  • the device has two substantially sheet-metal hollow sheets 13 formed of two sheet metal layers, which are connected by a circumferential seam and an intermediate seam.
  • the two hollow bodies form two structural elements 61 for reinforcing the vehicle door structure 7.
  • the device 6 is arranged in the example shown inside a hollow housing of the door 7, in a position corresponding to an average expected height of a front of a colliding vehicle 8, that area which is to be particularly enhanced in a collision to the To protect the vehicle occupants sitting next to the door.
  • a pressure generator 4 is arranged in each case. This preferably comprises a chemical propellant charge.
  • the two pressure generators 4 are connected to a control device 5, which can trigger the pressure generators electrically.
  • Said control device has two external sensors 51, which are arranged on the outer side of the vehicle door 7. Suitable sensors 51 are, for example, force sensors or acceleration sensors, or other suitable means which can quickly perceive a deformation of the door structure 7.
  • control device 5 exchanges information with an external control device connected to the control device, for example a control unit for an airbag system, in order to better classify a collision event.
  • both pressure generators 4 are triggered.
  • the structural elements 61 are inflated by the overpressure arising in the cavities 13 of the structural elements 61, as shown in FIG. 5 (c).
  • the structural elements 61 stiffen, which increases the flexural strength along the longitudinal axis 16 by a multiple.
  • the door structure 7 as a whole is reinforced so far that the door is only limited deformed.
  • the kinetic energy of the impacting object 8 is thereby transmitted to the entire vehicle structure, and not to the door alone and a person sitting behind it.
  • compression of the inflated structural member by the object 8 results in compression of the gas within the cavity, thereby converting some of the kinetic energy of the object into thermal energy.
  • the inventive device can be used only once in the illustrated embodiment.
  • the door and the devices present in the housing of the door can be damaged, so that the Door must be replaced if necessary.
  • a door 7 without device 6 would be just as irreparably damaged anyway, replacing the door 7 with device 6 is not a problem.
  • the reinforcement of a structure 7 by a device according to the invention may also be only temporary. Thus, in the example shown in FIG. 5, it may be sufficient if the stiffening only lasts for seconds or fractions of a second.
  • the overpressure can therefore be higher than the strength of the structural element 61 can withstand continuous operation, as long as it is ensured that the pressure can then drop rapidly and in a controlled manner.
  • the cavities 13 may be provided with small openings which are too small to slow down the pressure increase in the triggering of the pressure generators, but then allow a continuous venting.
  • overpressure valves may also be provided, or predetermined breaking points bursting due to the overpressure.
  • the pre-projection b comprises a thin-walled, inflatable sheet-metal structure consisting of two interconnected sheet-metal layers.
  • other materials may be used, such as tough polymer materials or composite material structures.
  • inflatable structural elements and already shaped hollow parts can be used, which even at ground level provide a certain basic strength, and be designed as part of the supporting structure.
  • the overpressure generated by the pressure generators then leads to a temporary stiffening of the hollow part. It is also possible to use structural elements with a more complex shape.
  • a plurality of structural reinforcement devices according to the invention are arranged in such a way in a vehicle body. net that in the case of an accident, parts of the body structure can be specifically strengthened.
  • the passenger compartment in a rollover targeted the passenger compartment can be stabilized against deformation by inventive devices in the roof and / or the vehicle pillars are stiffened.

Landscapes

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  • Architecture (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Refuge Islands, Traffic Blockers, Or Guard Fence (AREA)

Abstract

An advantageous device (6) for reinforcing a structure (7) comprises a structural element (61) having two or more sheet metal elements (2, 2'), which are joined along at least part of the contours (21) thereof, for example by welding or gluing. At least one cavity (13) is formed, which is closed or can be closed in a pressure-tight manner. A positive pressure is generated temporarily or continuously inside the at least one cavity (13) of the structural element (61) by way of a pressure generator (4). A guard rail device (1) according to the invention comprises a structural element (61) having two or more sheet metal elements (2, 2'), which are joined along at least part of the contours (21) thereof, for example by welding or gluing, such that at least one cavity (13) forms, which is closed or can be closed in a pressure-tight manner. The structural element (61) is shaped by inflating the cavity (13) of the semi-finished product (11). In addition, a pressure generator (4), in particular a chemical propellant, can be provided, by which a positive pressure can be temporarily or continuously produced inside an enclosed cavity (13) of the guard rail device (1). In addition, a control device (5) may be provided, which can be used to measure conditions inside and/or outside of the guard rail device (1) and which can be used to control the pressure generator (4).

Description

Vorrichtungen zur Strukturverstärkung Structural reinforcement devices

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Verstärkung einer Struktur und Leitplanken- Vorrichtungen.The invention relates to devices for reinforcing a structure and guardrail devices.

Stand der TechnikState of the art

Blech ist ein sehr vielseitig verwendbarer Werkstoff, der aufgrund seiner plastischen Verformbarkeit aus einer einfachen flächigen Grundform in komplexe dreidimensionale Blech- Strukturen umgeformt werden kann. Solche Strukturelemente können bei relativ geringem Gewicht eine hohe Steifigkeit und Festigkeit aufweisen, und werden deshalb häufig eingesetzt, wenn das Gewicht ein wichtiger Faktor ist, beispielsweise im Fahrzeugbau und Leichtbau.Sheet metal is a very versatile material that can be transformed from a simple flat basic shape into complex three-dimensional sheet metal structures due to its plastic deformability. Such structural elements can have a high rigidity and strength at a relatively low weight and are therefore often used when weight is an important factor, for example in vehicle construction and lightweight construction.

Im Fahrzeugbau werden geformte Blechteile als Strukturelemente verwendet, um bei mög- liehst geringem Gewicht eine möglichst hohe Festigkeit zu erreichen. Bei gewissen Bauteilen einer Fa h rzeugka rosse rie sind den mit Blech erreichbaren Festigkeiten jedoch Grenzen gesetzt. Beispielsweise ist es für Fahrzeugtüren wünschenswert, dass diese beim direkten Aufprall eines anderen Fahrzeugs den direkt daneben befindlichen Fahrzeuginsassen so gut wie möglich vor dem Aufprall schützen. Zu diesem Zweck darf sich die Türe im betreffenden Be- reich nur in geringem Masse verformen, was mit speziellen massiven Versteifungselementen erreicht werden kann. Leitplanken-Systeme für den Strassenbau, insbesondere für Autobahnen, werden aus Kostengründen ebenfalls sehr häufig aus geformten Blechen aufgebaut, um bei einem Minimum an Gewicht und Materialverbrauch ein Maximum an mechanischer Stabilität zu erreichen. Figur 1 zeigt ein Beispiel einer solchen herkömmlichen Leitplanken-Vorrichtung 1 , be- stehend aus zwei einzelnen umgeformten Blechen 2, welche gegengleich an einem Träger 17 befestigt sind. Die beiden Blechelemente 2, 2' können, müssen aber nicht, miteinander verbunden sein. Aufgrund der sehr hohen benötigten Laufmeterzahlen und der entsprechend niedrigen akzeptablen Herstellungspreise solcher Leitplanken werden diese vorzugsweise in einem effizienten Endlosverfahren hergestellt, beispielsweise durch Formwalzen eines Endlochbleches.In vehicle construction, shaped sheet metal parts are used as structural elements in order to achieve the highest possible strength with the lowest possible weight. For certain components of a hardware company, however, there are limits to the strengths that can be achieved with sheet metal. For example, it is desirable for vehicle doors that they protect as closely as possible from the impact of the direct impact of another vehicle directly adjacent vehicle occupants. For this purpose, the door must deform only slightly in the relevant area, which can be achieved with special solid stiffening elements. Guard rails systems for road construction, especially for highways, are also very often constructed of molded sheets for cost reasons, to achieve maximum mechanical stability with a minimum of weight and material consumption. FIG. 1 shows an example of such a conventional crash barrier device 1, consisting of two individual shaped sheet metal 2, which are fastened to a carrier 17 in the same way. The two sheet metal elements 2, 2 'may, but need not, be interconnected. Due to the very high number of running meters required and the correspondingly low acceptable production prices of such crash barriers, they are preferably produced in an efficient endless process, for example by shaping rolls of a perforated metal sheet.

Für die Umformung von flächigen, plastisch verformbaren Werkstoffen wie Blech sind weitere Verfahren bekannt, wie beispielsweise das Tiefziehen mit Stempel und Matrize. Für speziellere Formgebungen können andere Verfahren eingesetzt werden, so zum Beispiel Hochdruck-Blechumformung, auch bekannt als Hydroforming, bei der im Vergleich zum herkömm- liehen Tiefziehen der Stempel durch ein direkt auf das Werkstück wirkendes Druckmedium ersetzt wird. Ein anderes Verfahren ist das hydromechanische Tiefziehen, bei dem die Matrize durch einen mit Druckmedium gefüllten, druckregulierten Hohlraum ersetzt wird. Der für die Umformung benötigte Mediendruck hängt unter anderem von der Geometrie des Bauteils, der Blechdicke und dem verwendeten Werkstoff ab, und kann von 5 MPa (Aluminium- blech) bis 200 MPa (Edelstahlblech) reichen. Solche Drücke können nur hydraulisch erzeugt werden, und erfordern aufwendige, teure Werkzeuge.For the conversion of flat, plastically deformable materials such as sheet metal other methods are known, such as deep drawing with punch and die. Other processes can be used for more specific shapes, for example high-pressure sheet metal forming, also known as hydroforming, in which the punch is replaced by a pressure medium acting directly on the workpiece in comparison to conventional deep drawing. Another method is hydromechanical deep drawing in which the die is replaced by a pressure medium filled, pressure regulated cavity. The media pressure required for forming depends, among other things, on the geometry of the component, the sheet thickness and the material used, and can range from 5 MPa (aluminum sheet) to 200 MPa (stainless steel sheet). Such pressures can only be generated hydraulically, and require expensive, expensive tools.

Für die Herstellung von komplexen Hohlstrukturen aus Blech wird das Innen-Hochdruck- Verfahren angewandt, eine Variante der Hochdruck-Blechumformung, bei der das druckbeaufschlagte Medium in einen druckdicht abgeschlossenen Innenraum eines röhrenförmigen Blechrohlings eingebracht wird, das in einem eine äussere Matrize bildenden Werkzeug angeordnet ist. Ein solches Verfahren ist beispielsweise beschrieben in WO 00/10748 Al und WO 2006/018846 Al . Die notwendigen Drücke sind ähnlich wie beim konventionellen Hochdruck-Blechumformen, Anstelle eines röhrenförmigen Blechrohlings können auch zwei flächig aufeinander gelegte Bleche verwendet werden.For the production of complex hollow structures made of sheet metal, the internal high-pressure method is used, a variant of high-pressure sheet metal forming, in which the pressurized medium is introduced into a pressure-tight closed interior of a tubular sheet metal blank, which is arranged in an external die forming tool , Such a method is described for example in WO 00/10748 A1 and WO 2006/018846 Al. The necessary pressures are similar to those of conventional high-pressure sheet metal forming. Instead of a tubular sheet metal blank, it is also possible to use two sheets laid one on top of the other in a planar manner.

Den bekannten Verfahren eigen sind die sehr hohen Arbeitsdrücke, welche bis 200 MPa (2000 bar) betragen können. Bei solchen Drücken werden die formgebenden Werkzeuge stark belastet. Deren Anfertigung und Betrieb ist zudem aufwendig und teuer, und die Grös- se der herstellbaren Bauteile begrenzt.The known methods are the very high working pressures, which can be up to 200 MPa (2000 bar). At such pressures, the forming tools are heavily loaded. Their manufacture and operation is also complicated and expensive, and limits the size of the manufacturable components.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorteilhafte Vorrichtung zur Verstärkung einer Struktur bereitzustellen, insbesondere für die Verstärkung von Teilen einer Fa h rzeugka rosse rie wie beispielsweise einer Fahrzeugtüre.An object of the invention is to provide an advantageous device for reinforcing a structure, in particular for the reinforcement of parts of a Fa hkrakka rosse rie such as a vehicle door.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorteilhafte Leitplanken-Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere kostengünstig herstellbar ist.Another object of the invention is to provide an advantageous crash barrier devices which can be produced, in particular, inexpensively.

Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Verstärkung einer Struktur, eine Fahrzeugkarrosserie mit einer solchen Vorrichtung und eine erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung, gemäss den unabhängigen Patentansprüchen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben. Darstellung der ErfindungThese and other objects are achieved by an inventive device for reinforcing a structure, a vehicle body with such a device and a crash barrier device according to the invention, according to the independent claims. Further preferred embodiments are given in the dependent claims. Presentation of the invention

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Verstärkung einer Struktur umfasst ein Strukturelement mit mindestens einem Hohlraum, welcher druckdicht verschlossen ist oder verschliess- bar ist, und einem Druckgenerator, mit welchem vorübergehend oder kontinuierlich ein Überdruck innerhalb des mindestens einen Hohlraums des Strukturelements erzeugbar ist. Vorteilhaft besteht das Strukturelement der Vorrichtung aus zwei oder mehr Blechelementen, die entlang mindestens eines Teils ihrer Konturen zusammengefügt sind, beispielsweise durch Schweissen oder Kleben, so dass sich der mindestens eine Hohlraum bildet.An apparatus according to the invention for reinforcing a structure comprises a structural element having at least one cavity which is pressure-tightly sealed or closable, and a pressure generator with which a temporary or continuous overpressure can be generated within the at least one cavity of the structural element. Advantageously, the structural element of the device consists of two or more sheet metal elements which are joined along at least part of their contours, for example by welding or gluing, so that the at least one cavity is formed.

In einer Variante einer solchen Vorrichtung kann das Strukturelement durch Aufblasen des geschlossenen Hohlraums vorgeformt sein.In a variant of such a device, the structural element may be preformed by inflating the closed cavity.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung ist der Druckgenerator eine chemische Treibladung.In a preferred embodiment of a device according to the invention, the pressure generator is a chemical propellant charge.

Der mindestens eine Hohlraum des Strukturelements einer erfindungsgemässen Vorrichtung kann eine Sollbruchstelle oder ein Überdruckventil aufweisen.The at least one cavity of the structural element of a device according to the invention may have a predetermined breaking point or a pressure relief valve.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Struk- turverstärkung weist eine Steuervorrichtung auf, mit der Zustände innerhalb und/oder aus- serhalb der Vorrichtung messbar sind, und mit welcher der Druckgenerator ansteuerbar ist. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung mit einer externen Steuereinrichtung verbindbar.Another advantageous embodiment of an apparatus according to the invention for structural reinforcement has a control device with which states within and / or outside the device can be measured and with which the pressure generator can be controlled. The control device can preferably be connected to an external control device.

Der Hohlraum des Strukturelements der erfindungsgemässen Vorrichtung kann mit einem geschäumten Material ausgefüllt sein, insbesondere Polyurethanschaum, Schaumbeton, oder Aluminiumschaum. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung umfasst mindestens ein Begrenzungselement, das mit mindestens einem der Blechelemente des Strukturelements form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist. Dieses Begrenzungselement ist geeignet, bei einem Aufblasen des Strukturelements zu einer dreidimensionalen Leitplan- ken-Vorrichtung die Umformung eines oder mehrerer der Blechelemente in vorbestimmter Weise zu begrenzen. Ein Begrenzungselement kann innerhalb eines Hohlraums des Strukturelements angeordnet sein. Ein Begrenzungselement kann auch ein auf einem Blechelement angeordneter Steg oder eine auf einem Blechelement angebrachte Sicke sein.The cavity of the structural element of the device according to the invention may be filled with a foamed material, in particular polyurethane foam, foam concrete, or aluminum foam. A further advantageous embodiment of a device according to the invention comprises at least one delimiting element which is positively and / or non-positively connected to at least one of the sheet metal elements of the structural element. This limiting element is suitable for limiting the deformation of one or more of the sheet-metal elements in a predetermined manner when the structural element is inflated into a three-dimensional guard rail device. A limiting element may be arranged within a cavity of the structural element. A limiting element can also be a web arranged on a sheet metal element or a bead attached to a sheet metal element.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Verstärkung einer Struktur kann eine erfindungs- gemässe Leitplanken-Vorrichtung beinhalten.A device according to the invention for reinforcing a structure may include a crash barrier device according to the invention.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung ist in einer Fahrzeugkarosserie angeordnet, insbesondere in einer Fahrzeugtüre, einer Fahrzeugsäule, oder dem Dach, oder einer Leitplanken-Vorrichtung.A particularly advantageous embodiment of an inventive device is arranged in a vehicle body, in particular in a vehicle door, a vehicle pillar, or the roof, or a crash barrier device.

Eine erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung umfasst ein Strukturelement mit zwei oder mehr Blechelementen, die entlang mindestens eines Teils ihrer Konturen zusammengefügt sind, beispielsweise durch Schweissen oder Kleben, so dass sich mindestens ein Hohlraum bildet, welcher druckdicht verschlossen ist oder verschliessbar ist. Das Strukturelement ist durch Aufblasen des mindestens einen Hohlraums des Strukturelements umgeformtA crash barrier device according to the invention comprises a structural element with two or more sheet metal elements which are joined together along at least part of their contours, for example by welding or gluing, so that at least one cavity is formed, which is pressure-tightly sealed or closable. The structural element is reshaped by inflating the at least one cavity of the structural element

Aufgrund seiner vorteilhaften Leichtbau-Konstruktion weist eine erfindungsgemässe Leit- planken-Vorrichtung bei gleichem Gewicht pro Laufmeter eine verbesserte mechanische Festigkeit auf. Aufgrund der dreidimensionalen Struktur absorbiert zudem eine erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung bei einem Anprall beispielsweise eines Fahrzeugs einen Teil der kinetischen Energie, und kann so zu einer verbesserten Unfallsicherheit beitragen. Bei einem entsprechend ausgestalteten Halbfabrikat kann die Leitplanken-Vorrichtung auch vor Ort, also beispielsweise auf der Strassenbaustelle, aus dem Halbfabrikat ab Rolle hergestellt werden.Due to its advantageous lightweight construction, a guide rail device according to the invention has an improved mechanical strength at the same weight per linear meter. In addition, due to the three-dimensional structure, a guard rail device according to the invention absorbs part of the kinetic energy in the event of a collision of a vehicle, for example, and can thus contribute to improved accident safety. In a suitably designed semi-finished product, the crash barrier device can also be produced on site, ie, for example, on the road construction site, from the semi-finished product from the roll.

Bei einer Variante einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung erstreckt sich der min- destens eine Hohlraum entlang einer Längsachse des Strukturelements.In a variant of a crash barrier device according to the invention, the at least one cavity extends along a longitudinal axis of the structural element.

In einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung ist ein Anschluss für die Zuleitung eines Druckmediums in den mindestens einen Hohlraum vorgesehen.In another embodiment of a crash barrier device according to the invention, a connection for the supply of a pressure medium into the at least one cavity is provided.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Leitplanken- Vorrichtung weist mindestens ein Begrenzungselement auf, das mit mindestens einem derA further advantageous embodiment of a guard rail device according to the invention has at least one delimiting element which is connected to at least one of the

Blechelemente form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist. Das Begrenzungselement ist geeignet, bei einem Aufblasen des Strukturelements die Umformung eines oder mehrerer der Blechelemente in vorbestimmter Weise zu begrenzen. Ein Begrenzungselement innerhalb eines Hohlraums angeordnet sein. Ein Begrenzungselement kann auch ein auf einem Blech- element angeordneter Steg oder eine auf einem Blechelement angebrachte Sicke sein.Sheet metal elements positively and / or non-positively connected. The limiting element is suitable for limiting the deformation of one or more of the sheet metal elements in a predetermined manner when the structural element is inflated. A limiting element may be arranged within a cavity. A limiting element can also be a web arranged on a sheet metal element or a bead attached to a sheet metal element.

Der mindestens eine Hohlraum einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung kann mit einem geschäumten Material ausgefüllt sein, insbesondere mit Polyurethanschaum, Schaumbeton, oder Aluminiumschaum.The at least one cavity of a guard rail device according to the invention can be filled with a foamed material, in particular with polyurethane foam, foam concrete, or aluminum foam.

In einer besonders vorteilhaften Variante einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung ist ein Druckgenerator vorgesehen, mit welchem vorübergehend oder kontinuierlich ein Überdruck innerhalb eines geschlossenen Hohlraums des Strukturelements erzeugbar ist. Der Druckgenerator kann beispielsweise eine chemische Treibladung sein. Bei einer solchen vorteilhaften Ausführungsform verbleibt die Leitplanken-Vorrichtung dauerhaft unter Überdruck, oder wird bei einem Anprall kurzfristig unter Überdruck gesetzt, um die mechanische Stabilität noch zusätzlich zu erhöhen.In a particularly advantageous variant of a crash barrier device according to the invention, a pressure generator is provided, with which a temporary or continuous overpressure within a closed cavity of the structural element can be generated. The pressure generator may be, for example, a chemical propellant charge. In such an advantageous embodiment, the guard rail device remains permanently under pressure, or is briefly placed under pressure in an impact in order to increase the mechanical stability even more.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform einer solchen Leitplanken- Vorrichtung ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, mit welcher Zustände innerhalb und/oder ausserhalb der Leitplanken-Vorrichtung messbar sind, und mit welcher der Druckgenerator ansteuerbar ist. Die Steuervorrichtung kann mit einer externen Steuereinrichtung verbindbar ausgestaltet ein.In a further particularly advantageous embodiment of such a crash barrier device, a control device is provided with which states within and / or outside the guard rail device can be measured, and with which the pressure generator can be controlled. The control device can be designed to be connectable to an external control device.

In einer Variante einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung ist in einem Hohlraum des Strukturelements eine Sollbruchstelle oder ein Überdruckventil vorgesehen.In a variant of a guard rail device according to the invention, a predetermined breaking point or a pressure relief valve is provided in a cavity of the structural element.

Eine erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung kann auch eine zusätzliche Aufprallschürze zum Schutz des mindestens einen Hohlraums des Strukturelements aufweisen.An inventive crash barrier device may also have an additional impact apron for protecting the at least one cavity of the structural element.

Vorzugsweise umfasst eine erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung eine erfindungsge- mäss Vorrichtung zur Strukturverstärkung. Preferably, a crash barrier device according to the invention comprises a device for structural reinforcement according to the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnungen Bezug genommen. Diese zeigen lediglich Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands.For a better understanding of the present invention, reference will now be made to the drawings. These show only embodiments of the subject invention.

Figur 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Leitplanken-Vorrichtung in perspektivischer Ansicht.FIG. 1 shows an example of a conventional crash barrier device in a perspective view.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Leitplanken- Vorrichtung in perspektivischer Ansicht.Figure 2 shows an embodiment of an inventive Leitplanken- device in a perspective view.

Figur 3 zeigt ein Halbfabrikat (a) in Aufsicht und (b) in einem Querschnitt entlang der Linie A-A.Figure 3 shows a semi-finished product (a) in plan view and (b) in a cross-section along the line A-A.

Figur 4 zeigt ein anderes Beispiel einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung in perspektivischer Ansicht.FIG. 4 shows another example of a crash barrier device according to the invention in a perspective view.

Figur 5 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Strukturverstärkung, eingesetzt in einer Fahrzeugtüre, (a) in einer Seitenansieht, (b) in einem Querschnitt, und (c) in einem Querschnitt nach dem Aufprall eines Fahrzeugs. Figure 5 shows schematically an embodiment of a device according to the invention for structural reinforcement, used in a vehicle door, (a) in a Seitenansieht, (b) in a cross section, and (c) in a cross section after the impact of a vehicle.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

Eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung 1 ist dargestellt in Figur 2 in einem Ausschnitt aus dem längeren Leitplanken-Vorrichtung. Die Leitplanken-Vorrichtung 1 umfasst ein Strukturelement 61 mit zwei Blechelementen 2, 2', welche entlang dreier paralleler Verbindungssäume 14, 14' miteinander dichtend verbunden sind, beispielsweise durch Schweissen, Kleben oder andere geeignete Verbindungstechniken, so dass sich ein druckdichter bzw. druckdicht verschliessbarer Hohlraum 13 bildet.An exemplary embodiment of a guard rail device 1 according to the invention is shown in FIG. 2 in a section of the longer guard rail device. The crash barrier device 1 comprises a structural element 61 with two sheet metal elements 2, 2 ', which are sealed together along three parallel connecting seams 14, 14', for example by welding, gluing or other suitable joining techniques, so that a pressure-tight or pressure-tight sealable Cavity 13 forms.

Durch freie Innendruck-Umformung wurden die ursprünglich planparallelen Blechelemente 2, 2' eines Halbfabrikats aufgeblasen, resultierend in der dargestellten gewölbten, dreidi- mensionalen Struktur des Strukturelements 61 , mit zwei Hohlräumen 13 entlang der Längsachse 16. Die Leitplanken-Vorrichtung 1 ist mit Befestigungselementen 1 5, beispielsweise Schrauben, an den Verbindungssäumen 14, 14' an einem hinter der Leitplanke angeordneten vertikalen Träger 17 befestigt. Anstatt zweier Hohlräume sind auch Ausführungsformen mit nur einem Hohlraum möglich, wie beispielsweise in Figur 4 gezeigt, bzw. drei oder mehr Hohlräumen.By free internal pressure deformation, the originally plane-parallel sheet metal elements 2, 2 'of a semifinished product were inflated, resulting in the illustrated curved, three-dimensional structure of the structural element 61, with two cavities 13 along the longitudinal axis 16. The crash barrier device 1 is provided with fastening elements 1 5, for example screws, attached to the connection seams 14, 14 'on a behind the guardrail arranged vertical support 17. Instead of two cavities and embodiments with only one cavity are possible, as shown for example in Figure 4, or three or more cavities.

Ein Halbfabrikat 1 1 zur Herstellung eines Struktureiements einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung oder auch einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Verstärkung einer Struktur ist beispielsweise in Figur 3 dargestellt. So zeigt Figur 3(a) einen Ausschnitt aus einem aus zwei Blechelementen 2, 2 ' bestehenden Halbfabrikat 1 1 , und Figur 3(b) zeigt einen Querschnitt durch das Halbfabrikat 1 1 entlang der Linie A-A.A semi-finished product 1 1 for producing a structural element of a crash barrier device according to the invention or else a device according to the invention for reinforcing a structure is shown for example in FIG. Thus, FIG. 3 (a) shows a detail of a semi-finished product 1 1 consisting of two sheet metal elements 2, 2 ', and FIG. 3 (b) shows a cross section through the semi-finished product 1 1 along the line A-A.

Die Herstellung des Halbfabrikats 1 1 erfolgt vorzugsweise in einem Endlosverfahren. Dazu werden beispielsweise zwei Blechstreifen ab Rolle übereinander gelegt, und mittels Laser- schweissen miteinander verbunden. Entsprechende Anlagen sind dem Fachmann aus der industriellen Praxis bekannt. Um die äusseren 14 und inneren 14' Verbindungssäume zu bilden, müssen die beiden Bleche 2, 2' nicht flächig miteinander verbunden werden. Es ist dazu ausreichend, wenn pro Verbindungsaum 14, 14' eine Schweissnaht 18 angebracht wird. Aus Stabilitätsgründen werden jedoch vorzugsweise pro Verbindungsaum mehrere parallele Schweissnähte 18 angebracht Um das Aufblasen und Umformen des Halbfabri- kats 1 1 zu ermöglichen, müssen die Schweissnähte 18 druckdicht sein.The preparation of the semifinished product 1 1 is preferably carried out in a continuous process. For this purpose, for example, two metal strips are superimposed from roll superimposed, and welded together by laser welding. Appropriate systems are known to those skilled in the industrial practice. To the outer 14 and inner 14 'seams to form, the two sheets 2, 2 'do not have to be connected flat. It is sufficient if a weld seam 18 is attached per connecting space 14, 14 '. For reasons of stability, however, a plurality of parallel weld seams 18 are preferably applied per connecting space. In order to allow inflation and forming of the semi-finished product 11, the weld seams 18 must be pressure-tight.

Alternativ können die Bleche 2, 2' im Bereich der Verbindungssäume 14, 14' auch flächig miteinander verklebt werden. Ebenso ist es möglich, in einem inneren Bereich des Verbindungssaums einen Dichtstreifen, beispielsweise aus einem Elastomer, anzuordnen, und die Blechelemente an den Rändern des Verbindungssaums durch Punktschweissen, Nieten oder Schrauben miteinander zu verbinden.Alternatively, the sheets 2, 2 'in the region of the connection seams 14, 14' can also be adhesively bonded to each other. It is also possible to arrange a sealing strip, for example of an elastomer, in an inner region of the connecting seam, and to connect the sheet metal elements together at the edges of the connecting seam by spot welding, riveting or screwing.

Nach dem Zusammenfügen der einzelnen Bestandteile werden die einzelnen Halbfabrikate 1 1 von Endlostrang abgelängt. Durch Einleiten eines Druckmediums in den Hohlraum wird das Halbfabrikat in die dreidimensionale Endstruktur umgeformt. Dies kann auch erst am Einbauort geschehen, was eine platzsparende Lagerung und einen effizienten Transport der noch flachen Halbfabrikate ermöglicht. Alternativ ist es auch möglich, das endlose Halbfabrikat 1 1 aufzurollen oder sonst wie platzsparend zu lagern und dieses erst am Montageort, beispielsweise auf der Baustelle, abzulängen. Die Halbfabrikate können auch gefaltet oder geknickt werden, so dass sie platzsparend transportierbar sind.After joining the individual components, the individual semi-finished products 1 1 are cut to length by Endlosstrang. By introducing a pressure medium into the cavity, the semifinished product is converted into the three-dimensional end structure. This can also be done only at the installation site, which allows a space-saving storage and efficient transport of the still flat semi-finished products. Alternatively, it is also possible to roll up the endless semi-finished product 1 1 or otherwise store it in a space-saving manner and cut it off at the assembly site, for example on the construction site. The semi-finished products can also be folded or folded so that they can be transported to save space.

Um das Halbfabrikat 1 1 durch Aufblasen zum Strukturelement 61 einer Leitplanken- Vorrichtung 1 umzuformen, müssen die zukünftigen Hohlräume 13 zwischen den beiden Blechelementen 2, 2' druckdicht geschlossen sein. Entlang der Längsachse 16 erfolgt dieser druckdichte Abschluss durch die Schweissnähte 18 der Verbindungssäume 14, 14'. An den beiden Längsenden einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung können ebenfalls Schweissnähte angebracht werden, oder die einzelnen Halbfabrikate werden temporär ver- schlössen, beispielsweise durch hydraulische Klemmen oder Abschlussdeckel, oder andere geeignete Mittel.To reshape the semi-finished product 1 1 by inflation to the structural element 61 of a guard rail device 1, the future cavities 13 between the two sheet metal elements 2, 2 'must be closed pressure-tight. Along the longitudinal axis 16, this pressure-tight closure takes place through the weld seams 18 of the connection seams 14, 14 '. Weld seams may also be applied to the two longitudinal ends of a guard rail device according to the invention, or the individual semi-finished products may be temporarily removed. closed, for example by hydraulic clamps or end covers, or other suitable means.

Bei der Freier-Innendruck-Umformung des Halbfabrikats durch Aufblasen zur dreidimensionalen Blechstruktur wird innerhalb des Hohlraums 13 gegenüber der Süsseren Umgebung ein Überdruck erzeugt, beispielsweise durch Einleiten von Druckluft oder Befüllen mit Wasser oder einem anderen hydraulischen Wirkmedium. Der Begriff Aufblasen ist synonym zum Begriff Umformen zu verstehen. Der notwendige Überdruck im Hohlraum 13 beträgt je nach Fall zwischen 50 kPa (0.5 bar) und 1 MPa (10 bar). Dies stellt wesentlich geringere Anforderungen an die technische Infrastruktur. Beim in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Halbfabrikats ist an einem der Blechelemente für jeden Hohlkörper ein Anschluss 12 für ein Druckmedium angeordnet.In the free-internal pressure-forming of the semifinished product by inflation to the three-dimensional sheet structure, an overpressure is generated within the cavity 13 with respect to the sweet environment, for example by introducing compressed air or filling with water or other hydraulic active medium. The term inflation is synonymous with the term transformation. The necessary overpressure in the cavity 13 is, depending on the case, between 50 kPa (0.5 bar) and 1 MPa (10 bar). This places significantly lower demands on the technical infrastructure. In the embodiment of a semifinished product shown in FIG. 3, a connection 12 for a pressure medium is arranged on one of the sheet metal elements for each hollow body.

Die ursprünglich im wesentlichen flachen Blechelemente 2, 2' werden durch den erhöhten Innendruck plastisch verformt und in einem gewissen Mass auch elastisch gedehnt, wobei die Umformung „frei" ist, also nicht durch eine Matrize oder einen Stempel vorgegeben ist. Die Art der Umformung ist durch die Wahl der Kontur 21 und der topologischen Verbindung 18 der Blechelemente, die spezifischen Materialeigenschaften des Blechs wie Elastizitätsmodul, Blechdicke, Walzrichtung, sowie die Prozessparameter wie angewandter Arbeitsdruck und Umformzeit bestimmt. Aufgrund der plastischen Verformung kommt es dabei zu einer Verschiebung der Konturen. Beim Ausblasen der Halbfabrikate werden diese also in der Ebene der Konturen schmaler, was bei der Wahl der Konturierung berücksichtigt werden muss. Nicht notwendig ist wie bereits erläutert die Verwendung einer Matrize oder eines anderen formgebenden Werkzeugs. Jedoch können äussere Mittel zur Beeinflussung der Freier-Innendruck-Umformung verwendet werden.The originally substantially flat sheet metal elements 2, 2 'are plastically deformed by the increased internal pressure and elastically stretched to a certain extent, wherein the deformation is "free", that is not predetermined by a die or a punch by the choice of the contour 21 and the topological connection 18 of the sheet metal elements, the specific material properties of the sheet such as modulus of elasticity, sheet thickness, rolling direction, as well as the process parameters such as applied working pressure and forming time determined.Due to the plastic deformation it leads to a shift of the contours Blowing out the semi-finished products thus makes them narrower in the plane of the contours, which must be taken into account in the choice of contouring.As described above, the use of a die or another shaping tool is not necessary. Use forming et.

Nach dem Erreichen des Sollzustands der dreidimensionalen Blechstruktur der Leitplanken- Vorrichtung wird der Druck wieder abgesenkt, wobei aufgrund der plastischen Verformung des Blechs die Formgebung stabil bleibt. Eine gewisse reversible elastische Verformung muss dabei bei der Festlegung der Prozessparameter und der Konturgebung berücksichtigt werden. Es kann auch ein erhöhter Innendruck verbleiben, um beispielsweise die Leitplanken- Vorrichtung zusätzlich mechanisch zu stabilisieren.After reaching the desired state of the three-dimensional sheet metal structure of the guard rail device, the pressure is lowered again, due to the plastic deformation of the sheet the shaping remains stable. A certain amount of reversible elastic deformation must be taken into account when defining the process parameters and contouring. It may also be an increased internal pressure remain, for example, to stabilize the crash barrier device additionally mechanically.

In einer vorteilhaften Variante weist das Halbfabrikats mindestens ein Begrenzungselement auf, dass mit mindestens einem der Blechelemente des Halbfabrikats form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist. Das mindestens eine Begrenzungselement ist dabei geeignet, bei einem Aufblasen des Halbfabrikats zu einer dreidimensionalen Leitplankeή-Vorrichtung die Umformung eines oder mehrerer der Blechelemente in vorbestimmter Weise zu begrenzen. Vorzugsweise ist das mindestens eine Begrenzungselement innerhalb eines Hohlraums angeordnet. In einer möglichen Variante ist ein Begrenzungselement zwischen zwei Blecheie- menten angeordnet und an diesen form- und/oder kraftschlüssig befestigt. Weiter kann ein Begrenzungselement auch ein auf einem Blechelement angeordneter Steg oder eine auf einem Blechelement angebrachte Sicke sein.In an advantageous variant, the semi-finished product has at least one delimiting element that is positively and / or non-positively connected with at least one of the sheet metal elements of the semi-finished product. The at least one limiting element is suitable for limiting the deformation of one or more of the sheet-metal elements in a predetermined manner when the semi-finished product is inflated into a three-dimensional guardrail device. Preferably, the at least one limiting element is arranged within a cavity. In one possible variant, a delimiting element is arranged between two metal sheets and fixed to them in a positive and / or non-positive manner. Furthermore, a limiting element may also be a web arranged on a sheet metal element or a bead attached to a sheet metal element.

Der Vorteil bei der Verwendung von Druckluft als Druckmedium ist die leichte Handhabbarkeit. Hingegen sind Gase bei höheren Drücken aufgrund ihrer Kompressibilität weniger effizient, dass heisst, der notwendige Druck wird weniger schnell erreicht, und es tritt eine Temperaturerhöhung auf, die wiederum wegen der Materialausdehnung einen Einfluss auf die Blechstruktur hat. Bei der Verwendung von hydraulischen Flüssigkeiten (Wasser, Öl, Wasser- Öl-Emulsionen) tritt dieses Problem nicht auf, und die Temperatur der Blechstruktur ist über das Druckmedium einstellbar. Hingegen stellt sich hier das Problem, die hydraulische Flüssigkeit anschliessend wieder aus der Blechstruktur zu entfernen, was aufwendiger ist als bei gasförmigen Druckmedien.The advantage of using compressed air as the pressure medium is the ease of handling. By contrast, gases are less efficient at higher pressures due to their compressibility, that is, the necessary pressure is reached less quickly, and there is a temperature increase, which in turn has an influence on the sheet metal structure due to the material expansion. When using hydraulic fluids (water, oil, water-oil emulsions), this problem does not occur, and the temperature of the sheet structure is adjustable via the pressure medium. On the other hand, the problem here is to subsequently remove the hydraulic fluid from the sheet metal structure, which is more complicated than with gaseous pressure media.

Anstatt der Verwendung von Druckluft oder pneumatischen Flüssigkeiten können auch an- dere Methoden verwendet werden, um den Innendruck zu erhöhen. Beispielsweise können chemische Reaktionen angewandt werden, die ein bestimmtes Volumen an Gas produzieren. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel ein vollständig geschlossenes Halbfabrikat realisieren, in das eine bestimmte Menge an geeigneten chemischen Edukten eingebracht wird. Nach Auslösen der Reaktion, beispielsweise durch eine lokale Erhöhung der Temperatur über einen bestimmten Schwellwert, tritt die Reaktion in Gang, das Gas wird produziert, und bläst die Blechstruktur wie gewünscht auf. Ebenso ist es möglich, für die Innendruckerhö- hung ausschäumende Materialien zu verwenden, wie bspw. Polyurethanschaum, Schaumbeton oder Aluminiumschaum, die anschliessend im Hohlraum der Blechstruktur verbleiben.Instead of using compressed air or pneumatic fluids, other methods can be used to increase the internal pressure. For example, you can chemical reactions are used that produce a certain volume of gas. In this way, for example, a completely closed semifinished product can be realized, into which a certain amount of suitable chemical educts is introduced. Upon initiation of the reaction, for example by a local increase in temperature above a certain threshold, the reaction starts, the gas is produced, and the sheet structure blows as desired. It is likewise possible to use foaming materials for the internal pressure increase, such as, for example, polyurethane foam, foam concrete or aluminum foam, which subsequently remain in the cavity of the sheet-metal structure.

Es ist auch möglich, eine erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung mit dauerhaft abge- schlossenen Hohlräumen auszustatten. Bei einer solchen Variante kann beispielsweise der mindestens eine Hohlraum der Leitplanken-Vorrichtung vorübergehend oder kontinuierlich unter einem gewissen Überdruck gehalten werden. Zu diesem Zweck kann ein Druckgenerator vorgesehenen sein, welcher ausserhalb oder innerhalb der Leitplanken-Vorrichtung angeordnet ist. Ein Überdruck innerhalb des Hohlraums führt zu einer mechanischen Stabilisie- rung der Leitplanke. Eine solche erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung entspricht dann auch einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Verstärkung einer Struktur, in diesem Fall der Struktur einer Leitplanke.It is also possible to equip a crash barrier device according to the invention with permanently closed cavities. In such a variant, for example, the at least one cavity of the crash barrier device can be held temporarily or continuously under a certain overpressure. For this purpose, a pressure generator may be provided, which is arranged outside or inside the crash barrier device. An overpressure inside the cavity leads to a mechanical stabilization of the guardrail. Such a guard rail device according to the invention then also corresponds to a device according to the invention for reinforcing a structure, in this case the structure of a guardrail.

Unabhängig davon, ob der Hohlraum gegenüber der Umgebung einen Überdruck aufweist, weist ein geschlossener Hohlraum die Eigenschaft auf, dass bei einem heftigen Anprall eines Fahrzeugs die Luft innerhalb des Hohlraums komprimiert wird, was zu einer zusätzlichen Absorption von kinetischer Energie führt. Eine solche erfindungsgemässe Leitplanken- Vorrichtung wirkt also auch in der Art und Weise eines Airbags.Regardless of whether the cavity is over-pressurized with respect to the environment, a closed cavity has the property of compressing the air within the cavity upon a violent impact of a vehicle, resulting in additional absorption of kinetic energy. Such a crash barrier device according to the invention thus also acts in the manner of an airbag.

Für die Erzeugung eines kontinuierlichen Überdrucks kann als Druckgenerator beispielsweise ein Druckluftkompressor eingesetzt werden. Soll nur temporär ein Überdruck erzeugt werden, beispielsweise bei einem Anprall eines Fahrzeugs, ist der Druckgenerator vorzugsweise als chemische Treibladung ausgestaltet, welche zu einem geeigneten Zeitpunkt gezündet die Leitplanken-Vorrichtung in sehr kurzer Zeit unter Überdruck setzt. Auf diese Weise kann für einen kurzen Zeitraum die mechanische Stabilität einer erfindungsgemässen Leitplanken- Vorrichtung erheblich verstärkt werden. Eine solche Leitplanken-Vorrichtung kann auch mit einer Sollbruchstelle ausgerüstet sein, um den Überdruck nach dem Auslösen des Druckgenerators wieder kontrolliert abzubauen.For the generation of a continuous overpressure can be used as a pressure generator, for example, a pneumatic compressor. If only temporarily an overpressure is to be generated, for example in the case of a collision of a vehicle, the pressure generator is preferably as designed chemical propellant charge, which ignited at a suitable time ignites the crash barrier device in a very short time under pressure. In this way, the mechanical stability of a guard rail device according to the invention can be considerably increased for a short period of time. Such a crash barrier device can also be equipped with a predetermined breaking point in order to reduce the overpressure after the triggering of the pressure generator in a controlled manner.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer solchen erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung ist eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Druckgenerators vorgesehen. Mit der genannten Steuervorrichtung sind Zustände innerhalb und/oder ausserhalb der Leitplanken-Vorrichtung messbar, beispielsweise der Innen- und/oder Aussendruck, oder ein Anprall eines massiven Objekts wie beispielsweise eines Fahrzeugs. Letzterer kann beispielsweise durch eine Druckspitze innerhalb des geschlossenen Hohlraums, oder durch die auftretende Erschütterung detektiert werden. Eine Steuervorrichtung kann auch mit anderen Steuervorrichtungen, beispielsweise von benachbarten Leitplankenelementen, oder mit einer zentralen Steuervorrichtung, verbunden werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein Anprall auf ein Leitplankenelement an eine zentrale Verkehrsleitzentrale gemeldet werden. Ein solches Netzwerk kann beispielsweise als drahtgebundener Datenbus oder als drahtloses Funknetzwerk aufgebaut sein.In a further advantageous embodiment of such a guard rail device according to the invention, a control device for controlling the pressure generator is provided. With said control device states within and / or outside the guard rail device can be measured, for example, the internal and / or external pressure, or an impact of a solid object such as a vehicle. The latter can be detected for example by a pressure peak within the closed cavity, or by the vibration occurring. A control device can also be connected to other control devices, for example from adjacent guard rail elements, or to a central control device. In this way, for example, an impact on a guard rail element can be reported to a central traffic control center. Such a network can be constructed, for example, as a wired data bus or as a wireless radio network.

Eine Ausführungsform einer solchen erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung ist bei- spielsweise in Figur 4 dargestellt. Die gezeigte Leitplanken-Vorrichtung 1 bzw. Struktur- Verstärkungsvorrichtung 6 besteht aus zwei Blechelementen 2, 2 ', welche entlang ihrer Längsränder mit zwei Verbindungssäumen 14 druckdicht verbunden ist. Ebenfalls ist sind die zwei Längsenden (nicht gezeigt) der Leitplanken-Vorrichtung 1 druckdicht abgeschlossen. Innerhalb des dadurch gebildeten geschlossenen Hohlraums 13 ist ein Druckgenerator in Form einer elektrisch zündbaren Treibladung 4 angebracht. Ebenfalls im Hohlraum angebracht ist eine Steuervorrichtung 5, mit welcher ein Anprall auf das Leitplankenelement de- tektierbar 51 und die chemische Treibladung 4 auslösbar ist. Die Steuervorrichtung 5 kann auch ausserhalb der Leitplanken-Vorrichtung angeordnet werden, wobei in diesem Fall separate Sensoren 51 in der Leitplanke angeordnet werden können,An embodiment of such a guard rail device according to the invention is shown in FIG. 4, for example. The guardrail device 1 or structure reinforcing device 6 shown consists of two sheet-metal elements 2, 2 ', which is pressure-tightly connected along its longitudinal edges to two connecting seams 14. Also, the two longitudinal ends (not shown) of the crash barrier device 1 are pressure-sealed. Within the closed cavity 13 formed thereby, a pressure generator in the form of an electrically ignitable propellant charge 4 is attached. Also mounted in the cavity is a control device 5, with which an impact on the crash barrier element De- detectable 51 and the chemical propellant charge 4 is triggered. The control device 5 can also be arranged outside the guardrail device, in which case separate sensors 51 can be arranged in the guardrail,

Zum zusätzlichen Schutz des mindestens einen Hohlraums 13 einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung, beispielsweise beim Anprall eines Fahrzeugs, kann eine zusätzliche Aufprallschürze vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise die Form eines weiteren Bleches haben, welches auf dem einem Träger 17 abgewandten Blechelement 2 ' angebracht ist.For additional protection of the at least one cavity 13 of a crash barrier device according to the invention, for example when a vehicle collides, an additional crash apron may be provided. This can for example have the shape of a further sheet, which is mounted on the carrier 17 remote from a sheet metal element 2 '.

Eine andere mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung 6 zur Verstärkung einer Struktur 7 ist in Figur 5 dargestellt, an Beispiel einer Fahrzeugtüre. Die Vorrichtung weist zwei aus zwei Blechlagen geformte, im Wesentlichen abgeschlossene Hohlkörper 13 auf, welche durch einen umlaufenden Saum und einen dazwischen liegenden Saum verbunden sind. Die beiden Hohlkörper bilden zwei Strukturelemente 61 zur Verstärkung der Fahrzeugtür-Struktur 7.Another possible embodiment of a device 6 for reinforcing a structure 7 is shown in FIG. 5, by way of example of a vehicle door. The device has two substantially sheet-metal hollow sheets 13 formed of two sheet metal layers, which are connected by a circumferential seam and an intermediate seam. The two hollow bodies form two structural elements 61 for reinforcing the vehicle door structure 7.

Die Vorrichtung 6 ist im gezeigten Beispiel im Inneren eines hohlen Gehäuses der Türe 7 angeordnet, in einer Lage, der einer durchschnittlich zu erwartenden Höhe einer Front eines kollidierenden Fahrzeugs 8 entspricht, jenem Bereich also, der bei einer Kollision besonders verstärkt werden soll, um den neben der Türe sitzenden Fahrzeuginsassen zu schützen. Im Inneren der beiden Hohlkörper ist jeweils ein Druckgenerator 4 angeordnet. Dieser umfasst vorzugsweise eine chemische Treibladung. Die beiden Druckgeneratoren 4 sind mit einer Steuervorrichtung 5 verbunden, welche die Druckgeneratoren elektrisch auslösen kann. Die genannte Steuervorrichtung weist zwei externe Sensoren 51 auf, welche an der Aussen liegenden Seite der Fahrzeugtüre 7 angeordnet sind. Geeignete Sensoren 51 sind beispielsweise Kraftsensoren oder Beschleunigungssensoren, oder andere geeignete Mittel, welche eine Verformung der Türstruktur 7 schnell wahrnehmen können. Es ist auch möglich, im Inneren der Hohlkörper 13 Drucksensoren vorzusehen, welche eine schnelle Druckerhöhung auf- grund einer Verformung eines Strukturelements 61 bei einer Kollision detektieren können. Trifft nun wie in Figur 5(b) dargestellt ein schweres Objekt 8 auf die Tür 7, so verformt sich die Aussenseite der Tür 7. Dies wird von den Sensoren 51 detektiert und an die Steuervorrichtung 5 weitergeleitet. Aufgrund der eingehenden Messwerte klassifiziert die Steuervorrichtung das Kollisionsereignis, und entscheidet ob die Druckgeneratoren auszulösen sind oder nicht. Gegebenenfalls kann nur ein Druckgenerator ausgelöst werden, oder die beiden Druckgeneratoren werden mit Verzögerung gezündet. Auf diese Weise kann von der Steuervorrichtung die optimale Reaktion auf das Ereignis gewählt werden. So wird bei einer langsamen Kollision, bei ein Fahrzeuginsasse nicht gefährdet ist, ein unnötiges, irreversibles Auslösen der Druckgeneratoren vermieden. In einer vorteilhaften Variante tauscht die Steuervor- richtung 5 Informationen mit einer mit der Steuervorrichtung verbundenen externen Steuereinrichtung aus, beispielsweise einer Steuereinheit für ein Airbag-System, um ein Kollisionsereignis besser einordnen zu können.The device 6 is arranged in the example shown inside a hollow housing of the door 7, in a position corresponding to an average expected height of a front of a colliding vehicle 8, that area which is to be particularly enhanced in a collision to the To protect the vehicle occupants sitting next to the door. In the interior of the two hollow bodies, a pressure generator 4 is arranged in each case. This preferably comprises a chemical propellant charge. The two pressure generators 4 are connected to a control device 5, which can trigger the pressure generators electrically. Said control device has two external sensors 51, which are arranged on the outer side of the vehicle door 7. Suitable sensors 51 are, for example, force sensors or acceleration sensors, or other suitable means which can quickly perceive a deformation of the door structure 7. It is also possible to provide pressure sensors inside the hollow bodies 13 which can detect a rapid pressure increase due to a deformation of a structural element 61 in the event of a collision. If, as shown in FIG. 5 (b), a heavy object 8 strikes the door 7, the outside of the door 7 deforms. This is detected by the sensors 51 and forwarded to the control device 5. On the basis of the incoming measured values, the control device classifies the collision event and decides whether the pressure generators are to be triggered or not. Optionally, only one pressure generator can be triggered, or the two pressure generators are ignited with delay. In this way, the controller can select the optimum response to the event. Thus, in a slow collision, is not endangered in a vehicle occupant, an unnecessary, irreversible triggering of the pressure generators avoided. In an advantageous variant, the control device 5 exchanges information with an external control device connected to the control device, for example a control unit for an airbag system, in order to better classify a collision event.

Bei einer schweren Kollision 8 werden beide Druckgeneratoren 4 ausgelöst. Als Folge davon werden durch den in den Hohlräumen 13 der Strukturelemente 61 entstehenden Überdruck die Strukturelemente 61 aufgeblasen, wie in Figur 5(c) dargestellt. Die Strukturelemente 61 versteifen sich, wodurch sich die Biegefestigkeit entlang der Längsachse 16 um ein Vielfaches erhöht. Die Türenstruktur 7 als ganzes wird dadurch soweit verstärkt, dass die Tür nur noch beschränkt verformt wird. Die kinetische Energie des aufprallenden Objekts 8 wird dadurch auf die gesamte Fahrzeugstruktur übertragen, und nicht auf die Tür alleine und eine dahinter sitzende Person. Zusätzlich führt eine Stauchung des aufgeblasenen Strukturelements durch das Objekt 8 zu einer Kompression des Gases innerhalb des Hohlraums, wodurch ein Teil der kinetischen Energie des Objekts in thermische Energie umgewandelt wird.In a severe collision 8 both pressure generators 4 are triggered. As a result, the structural elements 61 are inflated by the overpressure arising in the cavities 13 of the structural elements 61, as shown in FIG. 5 (c). The structural elements 61 stiffen, which increases the flexural strength along the longitudinal axis 16 by a multiple. The door structure 7 as a whole is reinforced so far that the door is only limited deformed. The kinetic energy of the impacting object 8 is thereby transmitted to the entire vehicle structure, and not to the door alone and a person sitting behind it. Additionally, compression of the inflated structural member by the object 8 results in compression of the gas within the cavity, thereby converting some of the kinetic energy of the object into thermal energy.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann in der dargestellten Ausführungsform nur einmal verwendet werden. Durch das schockartige Aufblasen der Strukturelemente 61 kann die Tür sowie die im Gehäuse der Tür vorhandenen Einrichtungen beschädigt werden, so dass die Türe gegebenenfalls ersetzt werden muss. Da eine Türe 7 ohne Vorrichtung 6 jedoch ohnehin genauso irreparabel beschädigt würde, stellt ein Austauschen der Tür 7 mit Vorrichtung 6 kein Problem dar.The inventive device can be used only once in the illustrated embodiment. By the shock-like inflating of the structural elements 61, the door and the devices present in the housing of the door can be damaged, so that the Door must be replaced if necessary. However, since a door 7 without device 6 would be just as irreparably damaged anyway, replacing the door 7 with device 6 is not a problem.

Die Verstärkung einer Struktur 7 durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch nur vorübergehend sein. So kann es im in Figur 5 gezeigten Beispiel ausreichend sein, wenn die Versteifung nur für Sekunden oder Sekundenbruchteile anhält. Der Überdruck kann darum höher sein als die Festigkeit der Strukturelementes 61 im Dauerbetrieb aushalten kann, solange sichergestellt ist, dass der Druck anschliessend rasch und kontrolliert absinken kann. Zu diesem Zweck können die Hohlräume 13 mit kleinen Öffnungen versehen sein, welche zu klein sind, um bei der Auslösung der Druckgeneratoren den Druckanstieg zu verlangsamen, jedoch anschliessend ein kontinuierliches Entlüften ermöglichen. Zusätzlich oder als Alternative können auch Überdruckventile vorgesehen sein, oder Sollbruchstellen, die durch den Überdruck bersten.The reinforcement of a structure 7 by a device according to the invention may also be only temporary. Thus, in the example shown in FIG. 5, it may be sufficient if the stiffening only lasts for seconds or fractions of a second. The overpressure can therefore be higher than the strength of the structural element 61 can withstand continuous operation, as long as it is ensured that the pressure can then drop rapidly and in a controlled manner. For this purpose, the cavities 13 may be provided with small openings which are too small to slow down the pressure increase in the triggering of the pressure generators, but then allow a continuous venting. In addition or as an alternative, overpressure valves may also be provided, or predetermined breaking points bursting due to the overpressure.

Im in Figur 5 gezeigten Beispiel umfasst die vorπcntung b eine dünnwandige, aufblasbare Blechstruktur, bestehend aus zwei miteinander verbundenen Blechschichten. Alternativ können auch andere Materialien verwendet werden, beispielsweise zähe Polymermaterialien oder Strukturen aus Komposit-Materialien.In the example shown in FIG. 5, the pre-projection b comprises a thin-walled, inflatable sheet-metal structure consisting of two interconnected sheet-metal layers. Alternatively, other materials may be used, such as tough polymer materials or composite material structures.

Anstatt aufblasbarer Strukturelemente können auch bereits geformte Hohlteile verwendet werden, welche auch schon um Grundzustand eine bestimmte Grundfestigkeit bieten, und als Teil der tragenden Struktur ausgelegt werden. Der durch die Druckgeneratoren erzeugte Überdruck führt dann zu einer temporären Versteifung des Hohlteils. Ebenso ist es möglich, Strukturelemente mit einer komplexeren Formgebung zu verwenden.Instead of inflatable structural elements and already shaped hollow parts can be used, which even at ground level provide a certain basic strength, and be designed as part of the supporting structure. The overpressure generated by the pressure generators then leads to a temporary stiffening of the hollow part. It is also possible to use structural elements with a more complex shape.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden eine Mehrzahl von erfindungsge- mässen Vorrichtungen zur Strukturverstärkung in einer Fahrzeugkarosserie derart angeord- net, dass im Falle eines Unfalls Teile der Karosseriestruktur gezielt verstärkt werden können. So kann beispielsweise bei einem Überschlag gezielt die Fahrgastzelle gegen eine Verformung stabilisiert werden, indem erfindungsgemässe Vorrichtungen im Dach und/oder den Fahrzeugsäulen versteift werden.In a further advantageous embodiment, a plurality of structural reinforcement devices according to the invention are arranged in such a way in a vehicle body. net that in the case of an accident, parts of the body structure can be specifically strengthened. Thus, for example, in a rollover targeted the passenger compartment can be stabilized against deformation by inventive devices in the roof and / or the vehicle pillars are stiffened.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Leitplanke n Halbfabrikat1 guardrail n semi-finished product

12 Druckmedien-Anschluss12 Print media connection

13 Hohlraum13 cavity

14, 14' Verbindungsaum14, 14 'connecting space

15 Befestigungselement15 fastener

16 Längsachse16 longitudinal axis

17 Stütze17 support

18 Schweissnaht18 weld

2, 2' Blechelement2, 2 'sheet metal element

21 Kontur21 contour

3 Druckmedium3 pressure medium

4 Druckgenerator4 pressure generator

5 Steuervorrichtung5 control device

51 Sensor51 sensor

6 Vorrichtung zur Strukturverstärkung6 Device for structural reinforcement

61 Strukturelement61 structural element

7 Struktur, Fahrzeugtüre7 Structure, vehicle door

8 Aufprallender Gegenstand 8 Impacting object

Claims

Patentansprüche claims 1. Vorrichtung (6) zur Verstärkung einer Struktur (7), umfassend ein Strukturelement (61 ) mit mindestens einem Hohlraum (13), welcher druckdicht verschlossen ist oder ver- schliessbar ist, und einem Druckgenerator (4), mit welchem vorübergehend oder kontinuierlich ein Überdruck innerhalb des mindestens einen Hohlraums (13) des Strukturelements (61 ) erzeugbar ist.1. Device (6) for reinforcing a structure (7), comprising a structural element (61) with at least one cavity (13), which is pressure-tight or can be closed, and a pressure generator (4), with which temporarily or continuously an overpressure within the at least one cavity (13) of the structural element (61) can be generated. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (61) aus zwei oder mehr Blechelementen (2, 2') besteht, die entlang mindestens eines Teils ihrer Konturen (21 ) zusammengefügt sind, beispielsweise durch Schweissen oder2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the structural element (61) consists of two or more sheet metal elements (2, 2 ') which are joined along at least part of their contours (21), for example by welding or Kleben, so dass sich der mindestens eine Hohlraum (13) bildet.Gluing, so that forms the at least one cavity (13). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (61 ) durch Aufblasen des geschlossenen Hohlraums (13) vorgeformt ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the structural element (61) is preformed by inflating the closed cavity (13). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgenerator (4) eine chemische Treibladung ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure generator (4) is a chemical propellant charge. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im mindestens einem Hohlraum (13) eine Sollbruchstelle oder ein Überdruckventil vorgesehen ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the at least one cavity (13) is provided a predetermined breaking point or a pressure relief valve. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Steuervor- richtung (5), mit welcher Zustände innerhalb und/oder ausserhalb der Vorrichtung (6) messbar (51 ) sind, und mit welcher der Druckgenerator (4) ansteuerbar ist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized by a control device (5), with which states within and / or outside the device (6) are measurable (51), and with which the pressure generator (4) can be controlled , 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (5) mit einer externen Steuereinrichtung verbindbar ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the control device (5) is connectable to an external control device. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (13) mit einem geschäumten Material ausgefüllt ist, ins- besondere Polyurethanschaum, Schaumbeton, oder Aluminiumschaum.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one cavity (13) is filled with a foamed material, in particular polyurethane foam, foam concrete, or aluminum foam. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens ein Begrenzungselement, das mit mindestens einem der Blechelemente (2, 2') des Strukturelements (61 ) form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, und welches geeignet ist, bei einem Aufblasen des Strukturelements (61 ) zu einer dreidimensionalen Leit- planken-Vorrichtung (1 ) die Umformung eines oder mehrerer der Blechelemente (2, 2') in vorbestimmter Weise zu begrenzen.9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized by at least one limiting element which is positively and / or non-positively connected with at least one of the sheet metal elements (2, 2 ') of the structural element (61), and which is suitable in a Inflating the structural element (61) to a three-dimensional guard rail device (1) to limit the deformation of one or more of the sheet metal elements (2, 2 ') in a predetermined manner. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Begrenzungselement innerhalb eines Hohlraums (13) des Strukturelements (61 ) angeordnet ist.10. The device according to claim 9, characterized in that a limiting element within a cavity (13) of the structural element (61) is arranged. 1 1. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Begren- zungselement ein auf einem Blechelement (2, 2') angeordneter Steg oder eine auf einem Blechelement (2, 2') angebrachte Sicke ist.1 1. A device according to claim 9 or 10, characterized in that a limita tion element on a sheet metal element (2, 2 ') arranged web or on a sheet metal element (2, 2') attached bead. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) in einer Fa h rzeugka rosse rie (7) angeordnet ist, insbesondere in einer Fahrzeugtüre, einer Fahrzeugsäule, oder dem Dach.12. Device according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the device (6) in a Fa h rzeugka rosse rie (7) is arranged, in particular in a vehicle door, a vehicle pillar, or the roof. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) in einer Leitplanken-Vorrichtung (1 ) angeordnet ist. 13. Device according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the device (6) in a crash barrier device (1) is arranged. 14. Fahrzeugkarrosserie oder Fahrzeugkarrosserieteil mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1.14. vehicle bodywork or Fahrzeugkarrosserieteil with a device according to one of claims 1 to 1 1. 15. Leitplanken-Vorrichtung (1 ), umfassend ein Strukturelement (61 ) mit zwei oder mehr Blechelementen (2, 2'), die entlang mindestens eines Teils ihrer Konturen (21 ) zu- sammengefügt sind, beispielsweise durch Schweissen oder Kleben, so dass sich mindestens ein Hohlraum (13) bildet, welcher druckdicht verschlossen ist oder ver- schliessbar ist, wobei das Strukturelement (61 ) durch Aufblasen des Hohlraums (13) des Strukturelements (61 ) umgeformt ist.15. crash barrier device (1), comprising a structural element (61) with two or more sheet metal elements (2, 2 '), which along at least part of their contours (21) are joined together, for example by welding or gluing, so that At least one cavity (13) forms, which is pressure-tightly sealed or can be closed, wherein the structural element (61) is formed by inflating the cavity (13) of the structural element (61). 16. Leitplanken-Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mindestens eine Hohlraum (13) entlang einer Längsachse (16) des Strukturelements16 guard rail device according to claim 15, characterized in that the at least one cavity (13) along a longitudinal axis (16) of the structural element (61 ) erstreckt.(61) extends. 17. Leitplanken-Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 1 6, gekennzeichnet durch einen Anschluss für die Zuleitung eines Druckmediums (3) in den mindestens einen Hohlraum (1 3).17 guard rail device according to claim 15 or 1 6, characterized by a connection for the supply of a pressure medium (3) in the at least one cavity (1 3). 18. Leitplanken-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch mindestens ein Begrenzungselement, das mit mindestens einem der Blechelemente (2, 2') form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, und welches geeignet ist, bei einem Aufblasen des Strukturelements (61 ) die Umformung eines oder mehrerer der Blechelemente (2, 2') in vorbestimmter Weise zu begrenzen.18. crash barriers device according to one of claims 15 to 17, characterized by at least one limiting element which is positively and / or non-positively connected with at least one of the sheet metal elements (2, 2 '), and which is suitable, upon inflation of the structural element (61) to limit the deformation of one or more of the sheet metal elements (2, 2 ') in a predetermined manner. 19. Leitplanken-Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Begrenzungselement innerhalb eines Hohlraums (13) angeordnet ist. 19. crash barrier device according to claim 18, characterized in that a limiting element within a cavity (13) is arranged. 20. Leitplanken-Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Begrenzungselement ein auf einem Blechelement (2, 2') angeordneter Steg oder eine auf einem Blechelement (2, 2') angebrachte Sicke ist.20. crash barriers device according to claim 18 or 19, characterized in that a limiting element is a on a sheet metal element (2, 2 ') arranged web or on a sheet metal element (2, 2') attached bead. 21. Leitplanken-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20„ dadurch gekenn- zeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (13) mit einem geschäumten Material ausgefüllt ist, insbesondere Polyurethanschaum, Schaumbeton, oder Aluminiumschaum.21. guardrail device according to one of claims 15 to 20 'characterized in that the at least one cavity (13) is filled with a foamed material, in particular polyurethane foam, foam concrete, or aluminum foam. 22. Leitplanken-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21 „ gekennzeichnet durch einen Druckgenerator (4), mit welchem vorübergehend oder kontinuierlich ein Über- druck innerhalb eines geschlossenen Hohlraums (13) des Strukturelements (61 ) erzeugbar ist.22. guardrail device according to one of claims 15 to 21 'characterized by a pressure generator (4), with which temporarily or continuously an overpressure within a closed cavity (13) of the structural element (61) can be generated. 23. Leitplanken-Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgenerator (4) eine chemische Treibladung ist.23. crash barrier device according to claim 22, characterized in that the pressure generator (4) is a chemical propellant charge. 24. Leitplanken-Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23„ gekennzeichnet durch eine Steu- ervorrichtung (5), mit welcher Zustände innerhalb und/oder ausserhalb der Leitplanken-Vorrichtung (1 ) messbar sind, und mit welcher der Druckgenerator (4) ansteuerbar ist.24. crash barrier device according to claim 22 or 23 "characterized by a control ervorrichtung (5), with which states within and / or outside of the crash barrier device (1) are measurable, and with which the pressure generator (4) can be controlled. 25. Leitplanken-Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (5) mit einer externen Steuereinrichtung verbindbar ist.25 guard rail device according to claim 24, characterized in that the control device (5) is connectable to an external control device. 26. Leitplanken-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25„ dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hohlraum (13) des Strukturelements (61 ) eine Sollbruchstelle oder ein Überdruckventil vorgesehen ist. 26. crash barrier device according to one of claims 15 to 25 'characterized in that in a cavity (13) of the structural element (61) is provided a predetermined breaking point or a pressure relief valve. 27. Leitplanken-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Aufprallschürze zum Schutz des mindestens einen Hohlraums (13) des Strukturelements (61 ).27. Guard rail device according to one of claims 15 to 26, characterized by an additional impact apron for protecting the at least one cavity (13) of the structural element (61). 28. Leitplanken-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 27, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Strukturverstärkung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1. 28 guardrail device according to one of claims 15 to 27, characterized by a device for structural reinforcement according to one of claims 1 to 1 1.
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