Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Halbfabrikat zur Herstellung von Leitplanken-Vorrichtungen, und eine Leitplanken-Vorrichtung mit einem solchen Halbfabrikat.
Stand der Technik
[0002] Blech ist ein sehr vielseitig verwendbarer Werkstoff, der aufgrund seiner plastischen Verformbarkeit aus einer einfachen flächigen Grundform in komplexe dreidimensionale Blechstrukturen umgeformt werden kann. Solche Bauteile 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.
[0003] 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. Fig. 1zeigt ein Beispiel einer solchen herkömmlichen Leitplanken-Vorrichtung 1, bestehend 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.
[0004] 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.
[0005] 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 herkömmlichen 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 Bau-teils, der Blechdicke und dem verwendeten Werkstoff ab, und kann von 5 MPa (Aluminiumblech) bis 200 MPa (Edelstahlblech) reichen.
Solche Drücke können nur hydraulisch erzeugt werden, und erfordern aufwendige, teure Werkzeuge.
[0006] 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 00/10 748 AI und WO 2006/018 846 AI. Die notwendigen Drücke sind ähnlich wie beim konventionellen Hochdruck-Blechumformen. Anstelle eines röhrenförmigen Blechrohlings können auch zwei flächig aufeinander gelegte Bleche Verwendet werden.
[0007] 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 Grösse der herstellbaren Bauteile begrenzt.
Darstellung der Erfindung
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Halbfabrikat zur Herstellung von Leitplanken-Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorteilhafte Leitplanken-Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere kostengünstig herstellbar ist.
[0009] Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch eine erfindungsgemässe Leitplankenvorrichtung gemäss dem unabhängigen Anspruch. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
[0010] Ein erfindungsgemässes Halbfabrikat zur Herstellung von Leitplanken-Vorrichtungen um-fasst zwei oder mehr Blechelemente, die entlang mindestens eines Teils ihrer Konturen zusammengefügt sind, beispielsweise durch Schweissen oder Kleben, so dass sich mindestens ein Hohlraum bilden, welcher druckdicht verschlossen ist oder verschliessbar ist. Vorzugsweise erstreckt sich der mindestens eine Hohlraum entlang einer Längsachse des Halbfabrikats.
[0011] In einer bevorzugten Variante eines solchen erfindungsgemässen Halbfabrikats ist dieses aufrollbar, faltbar oder knickbar. Dies hat den Vorteil, dass es platzsparend transportierbar ist.
[0012] Vorteilhaft weist ein erfindungsgemässes Halbfabrikat zudem einen Anschluss auf, für die Zuleitung eines Druckmediums in den Hohlraum. Geeignete Druckmedien sind beispielsweise Druckluft, Wasser oder hydraulische Flüssigkeiten.
[0013] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Halbfabrikats ist mindestens ein Begrenzungselement mit mindestens einem der Blechelemente des Halbfabrikats form- und/oder kraftschlüssig verbunden. Das mindestens eine Begrenzungselement ist dabei geeignet, bei einem Aufblasen des Halbfabrikats zu einer dreidimensionalen Leitplanken-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 Blechelementen 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.
[0014] Eine erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung umfasst ein erfindungsgemässes Halbfabrikat, welches durch Aufblasen des mindestens einen Hohlraums des Halbfabrikats umgeformt ist. Aufgrund seiner vorteilhaften Leichtbau-Konstruktion weist eine erfindungsgemässe Leitplanken-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.
[0015] Bei einem entsprechend ausgestalteten erfindungsgemässen Halbfabrikat kann die Leitplanken-Vorrichtung auch vor Ort, also beispielsweise auf der Strassenbaustelle, aus dem Halbfabrikat ab Rolle hergestellt werden.
[0016] Bei einer besonders bevorzugten 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. Zu diesem Zweck können Druckgeneratoren und Steuervorrichtungen vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0017] Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnungen Bezug genommen. Diese zeigen lediglich Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands.
<tb>Fig. 1<sep>zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Leitplanken-Vorrichtung in perspektivischer Ansicht.
<tb>Fig. 2<sep>zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung in perspektivischer Ansicht.
<tb>Fig. 3<sep>zeigt ein erfindungsgemässes Halbfabrikat (a) in Aufsicht und (b) in einem Querschnitt entlang der Linie A-A.
<tb>Fig. 4<sep>zeigt ein anderes Beispiel einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung in perspektivischer Ansicht.
Ausführung der Erfindung
[0018] Eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung 1 ist dargestellt in Fig. 2. Die Leitplanken-Vorrichtung 1 umfasst zwei Blechelemente 2, 2, welche entlang dreier paralleler Verbindungssäume 14, 14 miteinander dichtend verbunden sind, beispielsweise durch Schweissen, Kleben oder andere geeignete Verbindungstechniken. Durch freie Innendruck-Umformung wurden die ursprünglich planparallelen Blechelemente 2, 2 eines erfindungsgemässen Halbfabrikats aufgeblasen, resultierend in der dargestellten gewölbten, dreidimensionalen Struktur, mit zwei Hohlräumen 13 entlang der Längsachse 16. Die Leitplanken-Vorrichtung 1 ist mit Befestigungselementen 15, 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 Fig. 4 gezeigt, bzw. drei oder mehr Hohlräumen.
[0019] Ein erfindungsgemässes Halbfabrikat 11 zur Herstellung einer Leitplanken-Vorrichtung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt. So zeigt Fig. 3(a) einen Ausschnitt aus einem aus zwei Blechelementen 2, 2 bestehenden Halbfabrikat 11, und Fig. 3(b) zeigt einen Querschnitt durch das Halbfabrikat 11 entlang der Linie A-A.
[0020] Die Herstellung des Halbfabrikats 11 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 Halbfabrikats 11 zu ermöglichen, müssen die Schweissnähte 18 druckdicht sein.
[0021] 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.
[0022] Nach dem Zusammenfügen der einzelnen Bestandteile werden die einzelnen Halbfabrikate 11 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 11 aufzurollen oder sonst wie platzsparend zu lagern, und dieses erst am Montageort, beispielsweise auf der Baustelle, abzulängen.
[0023] Um das Halbfabrikat 11 durch Aufblasen zur Leitplanke 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 verschlossen, beispielsweise durch hydraulische Klemmen oder Abschlussdeckel, oder andere geeignete Mittel.
[0024] Bei der Freier-Innendruck-Umformung des Halbfabrikats durch Aufblasen zur dreidimensionalen Blechstruktur wird innerhalb des Hohlraums 13 gegenüber der äusseren 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.
[0025] Beim in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Halbfabrikats ist an einem der Blechelemente für jeden Hohlkörper ein Anschluss 12 für ein Druckmedium angeordnet.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] Anstatt der Verwendung von Druckluft oder pneumatischen Flüssigkeiten können auch andere 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 Innendruckerhöhung ausschäumende Materialien zu verwenden, wie bspw. Polyurethanschaum, Schaumbeton oder Aluminiumschaum, die anschliessend im Hohlraum der Blechstruktur verbleiben.
[0030] Es ist auch möglich, eine erfindungsgemässe Leitplanken-Vorrichtung mit dauerhaft abgeschlossenen 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 Stabilisierung der Leitplanke. 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.
[0031] 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.
[0032] 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. 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.
[0033] Eine Ausführungsform einer solchen erfindungsgemässen Leitplanken-Vorrichtung ist beispielsweise in Fig. 4 dargestellt. Die gezeigte Leitplanken-Vorrichtung 1 besteht aus zwei Blechelementen 2, 2, welche entlang ihrer Längsränder mit zwei Verbindungssäumen 14 druckdicht verbunden ist. Ebenfalls ist sind die zwei Längsenden der Leitplankenvorrichtung (nicht gezeigt) 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 detektierbar und die chemische Treibladung 4 auslösbar ist. Die Steuervorrichtung kann auch ausserhalb der Leitplanken-Vorrichtung angeordnet werden.
[0034] 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 angebracht ist.
Bezugszeichenliste
[0035]
<tb>1<sep>Leitplanke
<tb>11<sep>Halbfabrikat
<tb>12<sep>Druckmedien-Anschluss
<tb>13<sep>Hohlraum
<tb>14, 14<sep>Verbindungsaum
<tb>15<sep>Befestigungselement
<tb>16<sep>Längsachse
<tb>17<sep>Stütze
<tb>18<sep>Schweissnaht
<tb>2, 2<sep>Blechelement
<tb>21<sep>Kontur
<tb>3<sep>Druckmedium
<tb>4<sep>Druckgenerator
<tb>5<sep>Steuervorrichtung
Technical area
The invention relates to a semi-finished product for the manufacture of crash barrier devices, and a guard rail device with such a semi-finished product.
State of the art
Sheet metal is a very versatile material that can be transformed due to its plastic deformability from a simple flat basic shape into complex three-dimensional sheet metal structures. Such components 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.
Guard rails systems for road construction, especially for highways, are also very often constructed from cost sheets for the sake of cost, in order to achieve a maximum of 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 formed sheets 2, which are fastened opposite to a carrier 17. The two sheet metal elements 2, 2 may, but need not, be interconnected.
Due to the very high required Laufmeterzahlen and the correspondingly low acceptable production prices of such crash barriers, these are preferably prepared in an efficient continuous process, for example by molding a Endlochbleches.
For the transformation of flat, plastically deformable materials such as sheet metal other methods are known, such as deep drawing with punch and die. Other processes may be used for more specialized shapes, such as high pressure sheet metal forming, also known as hydroforming, where the punch is replaced by a pressure medium acting directly on the workpiece as compared 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, inter alia, on the geometry of the structural part, 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.
For the production of complex hollow structures made of sheet metal, the internal high-pressure method is used, a variant of the high-pressure sheet metal forming, in which the pressurized medium is introduced into a pressure-sealed interior of a tubular sheet metal blank, forming in an outer die Tool is arranged. Such a process is described, for example, in WO 00/10 748 A1 and WO 2006/018 846 A1. The necessary pressures are similar to conventional high pressure sheet metal forming. Instead of a tubular sheet metal blank, it is also possible to use two laminations laid one on top of the other.
The known processes own the very high working pressures, which can be up to 200 MPa (2000 bar). At such pressures, the forming tools are heavily loaded. Their preparation and operation is also complicated and expensive, and limits the size of the manufacturable components.
Presentation of the invention
The object of the invention is to provide an advantageous semi-finished product for the production of crash barriers devices available. Another object of the invention is to provide an advantageous crash barrier devices which can be produced, in particular, inexpensively.
These and other objects are achieved by an inventive guard rail device according to the independent claim. Further preferred embodiments are given in the dependent claims.
A semifinished product according to the invention for the production of guard rail devices comprises two or more sheet metal elements which are joined 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 is. Preferably, the at least one cavity extends along a longitudinal axis of the semi-finished product.
In a preferred variant of such a semi-finished product according to the invention, it can be rolled up, folded or bent. This has the advantage that it can be transported to save space.
Advantageously, a semifinished product according to the invention also has a connection for the supply of a pressure medium into the cavity. Suitable pressure media are for example compressed air, water or hydraulic fluids.
In a particularly preferred embodiment of an inventive semi-finished product at least one limiting element with at least one of the sheet metal elements of the semi-finished form and / or non-positively connected. 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 crash barrier device. Preferably, the at least one limiting element is arranged within a cavity. In one possible variant, a delimiting element is arranged between two sheet-metal elements and attached 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.
An inventive crash barrier device comprises a semi-finished product according to the invention, which is reshaped by inflating the at least one cavity of the semi-finished product. Due to its advantageous lightweight construction, a guard 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 correspondingly designed inventive semifinished product, the guard rail device can also be made on site, so for example on the road construction site, from the semi-finished product from role.
In a particularly preferred 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 in addition. For this purpose pressure generators and control devices can be provided.
Brief description of the drawings
For a better understanding of the present invention, reference will now be made to the drawings. These show only embodiments of the subject invention.
<Tb> FIG. 1 <sep> shows an example of a conventional crash barrier device in perspective view.
<Tb> FIG. 2 <sep> shows an exemplary embodiment of a crash barrier device according to the invention in a perspective view.
<Tb> FIG. 3 shows a semi-finished product according to the invention (a) in plan view and (b) in a cross-section along the line A-A.
<Tb> FIG. 4 shows a different example of a crash barrier device according to the invention in a perspective view.
Embodiment of the invention
An exemplary embodiment of a crash barrier device 1 according to the invention is shown in FIG. 2. The crash barrier device 1 comprises two sheet metal elements 2, 2, which are sealed together along three parallel connection seams 14, 14, for example by welding, gluing or other suitable joining techniques. By free internal pressure deformation, the originally plane-parallel sheet metal elements 2, 2 of a semi-finished product according to the invention were inflated, resulting in the illustrated curved, three-dimensional structure, with two cavities 13 along the longitudinal axis 16. The crash barrier device 1 is with fasteners 15, such as screws on the connection seams 14, 14 attached to a arranged behind the guardrail vertical support 17.
Instead of two cavities and embodiments with only one cavity are possible, as shown for example in Fig. 4, or three or more cavities.
A semifinished product 11 according to the invention for producing a crash barrier device is shown, for example, in FIG. 3. Thus, FIG. 3 (a) shows a detail of a semi-finished product 11 consisting of two sheet metal elements 2, 2, and FIG. 3 (b) shows a cross section through the semi-finished product 11 along the line A-A.
The preparation of the semi-finished product 11 is preferably carried out in a continuous process. For this purpose, for example, two metal strips from roll superimposed, and connected by laser welding together. Appropriate systems are known to those skilled in the industrial practice. To form the outer 14 and inner 14 seams, the two sheets 2, 2 need not be connected flat. It is sufficient if a weld seam 18 is attached per connecting space 14, 14. For stability reasons, however, a plurality of parallel welds 18 are preferably attached per connecting space. In order to allow the inflation and forming of the semi-finished product 11, the welds must be 18 pressure-tight.
Alternatively, the sheets 2, 2 in the region of the connection seams 14, 14 are also glued together flat. 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.
After joining the individual components, the individual semi-finished products 11 are cut to length by Endlostrang. 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 semifinished product 11 or else store it in such a way as to save space, and only cut it to length at the assembly site, for example at the construction site.
To reshape the semi-finished product 11 by inflation to the guardrail 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 by the welds 18 of the joint seams 14, 14. Weld seams can also be attached to the two longitudinal ends of a guard rail device according to the invention, or the individual semi-finished products are temporarily closed, for example by hydraulic clamps or end covers, or other suitable means.
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 relative to the external 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 an inventive semifinished product shown in Fig. 3, a connection 12 is arranged for a pressure medium 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 stretched elastically to a certain extent, the deformation is "free", that is not predetermined by a die or a punch. The type of deformation is determined 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, and the process parameters such as applied working pressure and forming time. Due to the plastic deformation, there is a shift in the contours. When blowing out the semi-finished products they are therefore narrower in the plane of the contours, which must be considered when choosing the contouring.
It is not necessary, as already explained, to use a die or another shaping tool. However, external means for influencing the free internal pressure forming can be used.
After reaching the desired state of the three-dimensional sheet metal structure of the guard rail device, the pressure is lowered again, whereby due to the plastic deformation of the sheet, the shape 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 additionally stabilize the guard rail device mechanically.
The advantage of using compressed air as a printing 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 metal 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.
Instead of using compressed air or pneumatic fluids, other methods can be used to increase the internal pressure. For example, chemical reactions can be 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. After initiation of the reaction, for example by a local increase in the temperature above a certain threshold value, the reaction starts, the gas is produced and the sheet structure blows as desired. It is also possible to use foaming materials for the internal pressure increase, such as For example. Polyurethane foam, foam concrete or aluminum foam, which then remain in the cavity of the sheet metal structure.
It is also possible to equip an inventive guard rail device 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 within the cavity leads to a mechanical stabilization of the guardrail. 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.
For the generation of a continuous overpressure can be used as a pressure generator, for example, a pneumatic compressor. If only a temporary overpressure is to be generated, for example in the event of a collision of a vehicle, the pressure generator is preferably designed as a chemical propellant charge which ignites the crash barrier device ignited at a suitable time in a very short time. In this way, the mechanical stability of a crash barrier 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 a further advantageous embodiment of such an inventive guard rail device, 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. 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.
An embodiment of such an inventive crash barrier device is shown for example in Fig. 4. The crash barrier device 1 shown consists of two sheet metal elements 2, 2, which is connected pressure-tight along its longitudinal edges with two connecting seams 14. Also, the two longitudinal ends of the crash barrier device (not shown) 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 guard rail element can be detected and the chemical propellant charge 4 can be triggered. The control device can also be arranged outside the crash barrier device.
For additional protection of the at least one cavity (13) of an inventive crash barrier device, for example, the impact of a vehicle, an additional impact 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.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0035]
<Tb> 1 <sep> guardrail
<Tb> 11 <sep> Semi-finished product
<Tb> 12 <sep> media connection
<Tb> 13 <sep> cavity
<tb> 14, 14 <sep> Connection room
<Tb> 15 <sep> fastener
<Tb> 16 <sep> longitudinal axis
<Tb> 17 <sep> support
<Tb> 18 <sep> weld
<tb> 2, 2 <sep> sheet metal element
<Tb> 21 <sep> Contour
<Tb> 3 <sep> print medium
<Tb> 4 <sep> pressure generator
<Tb> 5 <sep> controller