DE10101717B4 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Rohrstücken mit einem verengten Abschnitt - Google Patents

Abstract

Umformverfahren zur Herstellung von Rohrstücken (1) mit einem verengten Abschnitt (2), der als Führungshals eines Führungsrohres für eine Fahrzeug-Zahnstangenlenkung einschließlich Hydrolenkung dienen kann, wobei ein Rohrstück (1) als Ausgangs-Halbzeug in eine hohle Umformeinrichtung eingelegt wird, und innerhalb einer radialen Umformphase ein Wandungsabschnitt des Rohrstücks (1) mittels von außen daran angesetzter, angetriebener Radialdruckmittel (22, 12) gegen eine an der Rohrinnenwandung anliegende Innenmatrize (17, 23) mit einer Ringnut (25) oder sonstigen radial ausgesparten Kontur derart angedrückt wird, dass in der Ringnut (25) oder Kontur der verengte Abschnitt (2) des Rohrstücks (1) entsteht, gekennzeichnet durch eine der radialen Umformphase zeitgleiche oder nachfolgende oder überlappend nachfolgende, axiale Umformphase, in der an den Stirnenden des Rohrstücks (1) ansetzende, aktive Axialdruckmittel (21, 23) um eine Versatzstrecke (27) axial mittels eines Antriebs verfahren und positioniert werden, der unabhängig vom Antrieb der Radialdruckmittel ansteuerbar ist, wobei im Zuge der radialen Verengung Wandungsmasse des Rohrstücks (1) gestaucht und in...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Umformverfahren zur Herstellung von Rohrstücken mit einem verengten Abschnitt, der als Führungshals eines Führungsrohres für eine Fahrzeug-Zahnstangenlenkung einschließlich Hydrolenkung dienen kann. Bei dem Umformverfahren wird ein Rohrstück als Ausgangs-Halbzeug in eine hohle Umformeinrichtung eingelegt. Ein Wandungsabschnitt des Rohrstücks wird innerhalb einer radialen Umformphase mittels von außen an den Wandungsabschnitt angesetzter Radialdruckmittel gegen eine an der Rohrinnenwandung anliegende Innenmatrize angedrückt. Die Innenmatrize ist mit einer nach außen weisenden Ringnut oder einer sonstigen, radial ausgesparten Kontur derart versehen, dass beim Andrücken in der Ringnut oder Kontur der verengte Abschnitt des Rohrstücks entsteht. Ferner betrifft die Erfindung eine Umformanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese Anordnung weist einen Dorn und eine diesen konzentrisch umgebende Innenmatrize mit einem ersten und einem axial versetzten bzw. beabstandeten zweiten Teil auf, wobei diese beiden Innenmatrizen-Teile zwischen sich eine den Dorn umlaufende Ringnut (ausgesparte Außenkontur) begrenzen. Weiter umfaßt die Anordnung auf die Ringnut (oder ausgesparte Kontur) gerichtete Radialdruckmittel, um einen Wandungsabschnitt des umzuformenden Rohrstücks in die Ringnut (Kontur) zur Bildung des verengten Abschnitts zu drücken.
• Wegen hydraulische Zahnstangenlenkungen mit Servozylinder, der im Kaltfließpressverfahren aus Aluminium mit einem angeformten Boden hergestellt ist, wird auf DE 44 35 983 A1 verwiesen. Eine Zahnstange ist in einem rohrartigen Lenkgetriebegehäuse angeordnet und mit einem Lenkrad gekoppelt. Ein endseitiger Kolbenstangenabschnitt der Zahnstange befindet sich im Bereich des angeflanschten Servozylinders, der mit einem innenliegenden Kolben zur Aufbringung einer hydraulischen Hilfskraft ausgestattet ist. Die bodenseitig aus dem Servozylinder austretende Kolbenstange ist gelenkig mit einer Spurstange verbunden, welche wiederum zur Lenkung mit den Rädern in Wirkverbindung steht. Diese vorbekannte Zahnstangenlenkung weist den Nachteil eines zweiteiligen Aufbaus auf. Die Zahnstange ist vom rohrartigen Lenkgehäuse umgeben; der Bereich der Kolbenstange ist dagegen vom Servozylinder umgeben. Dieser geteilte Aufbau erhöht den Bauteileaufwand und bedarf dementsprechend auch eines höheren Montageaufwandes. Der Servozylinder besteht zwar aus leichtem Material – Aluminium -, gleichwohl ist wegen des Herstellungsverfahrens hier eine recht dicke Wandstärke erforderlich, so dass die Lenkeinrichtung insgesamt eine relativ hohe Masse aufweist. Eine den Aufwand erhöhende spanende Bearbeitung ist bei der Herstellung unvermeidlich. Weiterhin ist die innenseitig angeordnete Radialdichtung des Kolbenabschnittes im Bereich des Bodens des Servozylinders recht aufwendig montierbar.
• In DE 42 01 730 A1 wird ein Gehäuse für eine hydraulische Servolenkung vorgestellt, wobei die Gehäuseteile einstückig miteinander ausgebildet sind, und das Gesamtgehäuse im Innenhochdruckverfahren hergestellt wird. Mit einem solchen einstückigen Führungsrohr lassen sich zwar leichtere Zahnstangenlenkeinrichtungen herstellen; jedoch ist hier ein größerer Montageaufwand für die Abdichtung der aus dem Führungsrohr endseitig austretenden Kolbenstange erforderlich. Im Stirnflächenbereich des Führungsrohres ist eine separate Führungsanordnung vorzusehen, welche die Führung der Kolbenstange im Endbereich des Führungsrohres übernimmt. Weiterhin ist eine Abdichtung des unter Druck stehenden Innenraumes des Führungsrohres gegenüber der Atmosphäre erforderlich. Zu diesem Zweck wird deshalb der Aufwand betrieben, eine Führungsbuchse von außen her in das Führungsrohr – z. B. durch Schrauben – einzufügen. Die Führungsbuchse bildet auch die Fassung für einen Dichtring zur Ausübung einer Dichtfunktion.
• Aus DE 1 901 739 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verformen rohrförmiger Hohlkörper für Patronenhülsen zwecks Bildung einer Sicke offenbart. Dazu wird der Einsatz eines elastischen Würgerings vorgeschlagen, welcher die zu verformende Patronenhülse umgibt und durch axiales Stauchen gegen ein Widerlager drückbar ist. Dadurch wird die Wandung der Patronenhülse quer zur Stauchrichtung unter Ausbildung der Sicke verformt. Zur Verformung wird die Patronenhülse in zueinander konzentrische Pressenteile eingeschoben, wobei ein Matrizenwerkzeug mit davon umfaßten Dorn in das innere der Patronenhülse gerät. An seinem Außenumfang ist das Matrizenwerkzeug mit einer Ringnut zur Ausbildung der Sicke in der Patronenhülse versehen. Die Patronenhülse wird solange in den Ringraum zwischen Pressenteile und Matrizenwerkzeug eingeschoben, bis der obere Hülsenrand in Anlage an einen Anschlagring gerät, der vom oberen Endbereich des Matrizenwerkzeugs radial vorsteht. Der obere Endbereich ist über eine Schraubenfeder gegen einen Stauchstempel zum Stauchen des Würgerings abgestützt. Beim Einschieben der Patronenhülse wird das Matrizenwerkzeug gegenüber dem Dorn unter Zusammendrücken der genannten Feder verschoben. Zum Stauchen des Würgerings wird der Stempel niedergefahren, wobei er die Wandung der Patronenhülse in die am Matrizenwerkzeug-Umfang vorgesehene Ringnut drückt und hierbei im Außenmantel der Patronenhülse die Sicke erzeugt. Indem das Matrizenwerkzeug mit dem Anschlagring, an dem die Patronenhülse mit ihrer Stirnseite anliegt, gegen den Stauchstempel abgestützt ist, wird mit axialem Verfahren des Stauchstempels gleichzeitig eine Änderung der Druckkraft der Feder auf die Patronenhülsen-Stirnseite bewirkt.
• In US 3 889 511 ist ein Herstellungsverfahren etwa der eingangs genannten Art zur Erzeugung eines Drehmoment-Übertragungsteils auch zum Einsatz mit Lenkgestängen bekannt. In ein Rohrstück ist ein zylindrischer Dorn mit zwei axial voneinander beabstandeten Abstandshaltern geschoben, welche beide den Dorn koaxial bzw. konzentrisch umfassen und an der Innenwandung des umzuformenden Rohrstücks anliegen. Zwischen den beiden Abstandshaltern ist eine Ringnut begrenzt, welche den Außenmantel des Dorns als Nutboden aufweist. Ein mehrteiliges Pressfutter ist mit vier Pressbacken koaxial um den Außenmantel des Rohrstücks herum genau in dem Bereich oder Abschnitt angeordnet, welcher der Ringnut diametral gegenüber liegt. Die Pressbacken werden gegen das Rohrstück und auf den darunter befindlichen Dorn bzw. Nutboden gedrückt, wodurch eine radiale Verengung bzw. Einschnürung für das Rohrstück erzeugt wird. Allerdings besteht beim Einschnüren die Gefahr des Reißens der Rohrwandung im Zuge der radialen Umformung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile bei einem Herstellungsprozeß für ein Rohrstück mit verengtem Abschnitt die technische Zuverlässigkeit zu erhöhen und insbesondere die Ausschußrate mit schadhaften, an der Wandung bei der Umformung gerissenen Rohrstücken zu vermindern, um effizienter Rohrstücke produzieren zu können, bei deren Einsatz der Montageaufwand gering ist.
• Zur Lösung wird das im Patentanspruch 1 angegebene Umformverfahren vorgeschlagen. Es wird also ein zweckmäßig wenigstens im Endbereich eine zylindrische Ausgangsform aufweisendes, umformfähiges Rohrstück als Halbfabrikat in ein Umformwerkzeug eingelegt. Anschließend wird in den Rohrstück-Endbereich eine Innenmatrize eingelegt, die je nach Anforderung zweckmäßig an der Außenwandung mit formgebenden Absatz-Konturen gestaltet ist. Dann wird auf die Außenoberfläche des Rohrstücks ein Umformdruck radial aufgebracht, wobei mit oder nach Ausbildung der Einschnürung oder radialen Verengung durch die Axialdruckmittel ein axiales Nachschieben von Wandungsmaterial des Rohrstücks in den Umformbereich (Ringnut) für die radiale Verengung erfolgt. Zum Nachschieben können die genannten, gegebenenfalls verstellbaren Absätze auf der Innenmatrize hilfreich sein, welche damit ebenfalls die Funktion von Axialdruckmitteln erfüllen kann. Durch weiteres Aufbringen von Umformdruck auf die Außenwandung des Rohrstücks ergibt sich ein ringnutartiger Abschnitt geringeren Durchmessers als der sonstige Durchmesser des Rohrstücks. Dieser nutartige Abschnitt kann in der späteren Anwendung beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik zur Lenkung einen Führungshals bilden. Zudem können zweckmäßig am Führungshals axial gerichtete Verstärkungsrippen ausgebildet werden, um die Stabilität in diesem Bereich sicherzustellen.
• Durch die Herstellung des nutartig verengten Abschnitts als Führungshals bei dem Rohrstück kann eine Führungsbuchse, wie nach dem Stand der Technik notwendig, gänzlich eingespart werden. Stattdessen kann der durch den nutartigen Abschnitt hergestellte Verengungsbereich des Rohrstückes als Führungshals direkt den Endbereich einer Kolbenstange einer Fahrzeuglenkung führen. Eine etwa erforderliche Dichtbuchse muß zur Montage lediglich in den Endbereich des als Führungsrohr dienenden Rohrstücks eingelegt und mittels eines einfachen Sprengringes dort fixiert werden. Durch das erfindungsgemäße, vollständige Umformen des Rohrstücks zu einem Führungsrohr ist eine weitere, spanende Bearbeitung nicht erforderlich. So reduziert sich der Herstellungsaufwand.
• Vielfältige Variationen der erfindungsgemäßen Kombination „radialer Druck nach innen/axiales Material-Nachschieben" können zweckmäßig sein. So kann diese Kombination im Rahmen der Erfindung über mehrere gleichartige Umformzyklen mehrfach wiederholt werden. Erfindungsgemäß ist der Verfahrensablauf in eine radiale Umformphase, in der die Radialdruckmittel zur Ausbildung der Verengung eines Abschnitts des Rohrstücks verstellt und betätigt werden, und eine axiale Umformphase, in der die Axialdruckmittel zum Nachschieben der Wandungsmasse in die Ringnut verstellt oder betätigt werden, unterteilt. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, wenn die beiden Umformphasen gleichzeitig ablaufen oder teilweise zeitgleich einander überlappen bzw. ineinander übergehen. Mit besonderem Vorteil findet zuerst eine radiale Umformphase und danach eine axiale Umformphase statt, bei der dann die Radialdruckmittel bevorzugt drucklos gehalten und/oder in ihre Ausgangsposition versetzt werden.
• Zur Einsparung von Montage- und Konstruktionsaufwand sowie Baukomponenten wird nach einer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass eine seitliche Begrenzung der Ringnut mittels der verstellbaren Axialdruckmittel realisiert wird. Es entsteht somit eine Ringnut mit in achsparalleler Richtung veränderlicher Breite. Diese Breite läßt sich zum Nachrücken oder Nachziehen von Wandungsmaterial in die Ringnut zweckmäßig vermindern, jedoch für die Ausprägung der radialen Verengung bzw. Einschnürung konstant halten.
• Im Rahmen der allgemeinen erfinderischen Idee liegt auch eine Umformanordnung zur Durchführung des erläuterten Verfahrens. Zur Lösung der obigen Erfindungsaufgabe wird die im Patentanspruch 9 angegebene Umformanordnung vorgeschlagen.
• Zweckmäßig ist die Innenmatrize mit Absatz-Konturen zur spezifischen Formgebung bei dem zu verengenden Abschnitt des Rohrstücks ausgestattet. Eine vorteilhafte Grundform für die Innenmatrize besteht in einem zylindrischen Matrizenstößel, der im inneren des umzuformenden Rohrstücks positionierbar und verschiebbar ist. Dieser läßt sich auch vorteilhaft zur Herbeiführung von Axialdruck einsetzen. Die Radialdruckmittel dienen der Umform-Druckerzeugung auf den gegenüberliegenden Außenmantel des Rohrstücks in dem Abschnitt, in dem die Verengung zu bilden ist.
• Mittels eines Umformwerkzeugs mit der erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich ein Führungsrohr mit (verengtem) Führungshals für eine Zahnstangenlenkung besonders effektiv und vor allem in einem Stück herstellen, ohne dass weitere Werkzeuge notwendig wären. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Mittel zum axialen Nachschieben von Rohrstück-Wandungsmaterial in Richtung des umzuformenden bzw. einzuschnürenden Rohrabschnitts vermeiden ein Reißen von Werkstoff während des Umformprozesses. Als Mittel zum axialen Material-Nachschieben eignet sich insbesondere ein im Endbereich des Rohrstücks angeordnetes, ringförmiges Schubelement beispielsweise in Form eines vorzugsweise abgestuften Matrizenrings. Dieses Schubelement kann in das umzuformende Rohrstück eingreifen und einen Materialfluß in der Wandung in Richtung des Umformbereiches durch Ausübung axialen Druckes erzeugen.
• Zur Herbeiführung vielfältiger Variationen der erfindungsgemäßen Kombination „Ausübung von Radialdruck nach innen/axiales Material-Nachschieben" ist nach einer Ausbildung vorgesehen, die genannte Steuerung derart einzurichten, dass zuerst die Radialdruckmittel zum Eindrücken eines gegenüberliegenden Wandungsabschnitts in die Ringnut oder sonstwie ausgesparte Kontur und später die Axialdruckmittel zum Nachschieben von Wandungsmasse in die Ringnut angesteuert werden. Im Rahmen dieser Ausbildung liegen sowohl eine vollständig zeitversetzte Aktivierung der Axialdruckmittel nach Abschluß einer gegebenenfalls ersten Radialdruckphase als auch eine teilweise zeitlich überlappende Aktivierung der Axialdruckmittel nach Einleitung der Radialdruckphase mit Aktivierung der Radialdruckmittel.
• Eine Vereinfachung der Konstruktion sowie eine Einsparung von Baukomponenten ergibt sich nach einer Erfindungsausbildung derart, dass ein den Rohrstückenden zugeordneter Teil der Axialdruckmittel mit der Innenmatrize baulich integriert ist, indem ein entsprechender Teil der Innenmatrize beweglich angeordnet und geführt ist. Dieser bewegliche Teil kann dann eine verschiebbare oder sonst verstellbare Begrenzung für die Ringnut oder sonstwie ausgesparte Kontur bilden.
• Mit besonderem Vorteil ist ein Werkzeuggehäuse vorgesehen, in dem die genannte Umformanordnung mit Dorn, Radial- und Axialdruckmitteln, Innenmatrize usw. stabil aufgenommen und geschützt ist. Dadurch läßt sich die Handhabbarkeit erhöhen.
• Der radiale Umformdruck auf den Außenmantel bzw. die Außenoberfläche des Rohrstücks läßt sich im Rahmen der Erfindung entweder mittels Fluid (flüssig oder gasförmig) oder eines elastisch-festen Hilfsmediums erzeugen. Besonders zweckmäßig ist im letzteren Fall der Einsatz eines ringförmigen Elastomerkörpers, über den eine extern erzeugte, auf ihn einwirkende Umformkraft radial auf die Rohrstück-Wandung übertragen werden kann.
• Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungwegs der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:
• 1 im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Rohrstück als Führungsrohr mit Führungshals für eine Zahnstangen-Lenkeinrichtung,
• 2 eine Darstellung des Querschnitts des Führungsrohrs nach 1 im Bereich des Führungshalses,
• 3–9 stufenweise den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf anhand einer Darstellung des Umformwerkzeugs im Längsschnitt mit der erfindungsgemäßen Anordnung in unterschiedlichen Stellungen, und
• 10 eine querschnittliche Darstellung gemäß Linie A-A in 9.
• In 1 ist ein erfindungsgemäß umgeformtes Rohrstück 1 dargestellt, welches beispielsweise als Führungsrohr in einer Zahnstangenlenkung zum Einsatz kommt, deren wesentliche Bestandteile aus der eingangs zitierten Patentveröffentlichung DE 42 01 730 A1 hervorgehen und deshalb vorliegend nicht mehr näher beschrieben zu werden brauchen. Der Bereich des verengten Abschnittes 2 (Führungshals) im Endbereich des Rohrstücks 1 ist mit der gleichen Wandstärke wie bei der sonstigen Rohrwandung gestaltet. Der verengte Abschnitt 2 dient als Führungshals der Führung eines im Rohrstück 1 (Führungsrohr) angeordneten Kolbenstangenabschnitts 3, der innerhalb der Zahnstangenlenkung mit einer nicht weiter dargestellten Zahnstange zur Übertragung der Lenkbewegung verbunden ist. Zur Abdichtung der Austrittsstelle des Kolbenstangenabschnitts 3 aus dem Rohrstück 1 ist eine Dichtbuchse 4 vorgesehen, die an einem Absatz 5 des verengten Abschnitts 2 (Führungshals) anliegt. Die Dichtbuchse 4 ist in dieser Position über einen Sprengring mittels des hydraulischen Innendrucks im Führungsrohr gehalten. Ein zweiter Absatz 7 am Führungshals dient einem auf dem Kolbenstangenabschnitt 3 angeordneten und hier nicht dargestellten Anschlag als Gegenanschlag zur Begrenzung der Lenkbewegung. Zwischen dem Führungshals bzw. dem verengten Abschnitt 2 und dem hierdurch geführten Kolbenstangenabschnitt 3 ist zur Reibungsminimierung eine Gleitbuchse 6 aus Kunststoff angeordnet.
• Gemäß 2 ist der Führungshals bzw. verengte Abschnitt 2 des Rohrstücks 1 mit mehreren achsparallelen Verstärkungsrippen 8 gestaltet, welche achsparallele, längliche Vorsprünge auf dem Außenmantel des Führungshalses bilden. Die Verstärkungsrippen 8 dienen der Erhöhung der Stabilität des Führungsrohres im Bereich des Führungshalses bzw. verengten Abschnittes 2, der aufgrund des geringen Durchmessers einer erhöhten statischen Beanspruchung ausgesetzt ist.
• Gemäß 3 ist die erfindungsgemäße Umformanordnung in einem druckfesten Umform-Werkzeuggehäuse 9 aufgenommen, das mit einem zur Werkzeug-Mittelachse 10 symmetrischen Hohlraum gestaltet ist. Dieser dient als Anschlagkammer 11 für einen lose eingelegten Elastomer-Druckring 12, der mit einer Stirnseite auf eine bodenseitige Anschlagschulter 13 der Anschlagkammer 11 aufliegt und zur Mittelachse 10 hohlzylindrisch bzw. symmetrisch angeordnet ist. Ferner wird das Werkzeuggehäuse axial von einem Dorn 14 durchsetzt, der wie in 9 in Verbindung mit 10 dargestellt von einer Dornaufnahme 15 axial festgelegt und gehalten ist. Ferner ist der Dorn 14 mit über seinem Aussenmantel verteilt eingelassenen, nach radial außen gerichteten Formpaßfedern 16 versehen, die von länglicher Gestalt sind und achsparallel verlaufen. Sie dienen zur Ausbildung der Verstärkungsrippen 8 im verengten Rohrstück-Abschnitt 2 (vgl. oben und 2). Im Bereich ober- und unterhalb der Anschlagschulter 13 ist der Dorn 14 von einem Matritzenring 17 umfaßt, der auf dem Dorn 14 mittels eines quer zur Mittelachse 10 verlautenden Haltestiftes 18 axial festgelegt ist, welcher den Dorn 14 quer durchsetzt. Der Matritzenring 17 ist auf seinem Außenmantel etwa auf der Höhe der Anschlagschulter 13 mit einer rundlichen Abstufung 19 zur entsprechenden Formgebung in der Wandung des gegenüberliegenden Rohrstücks 1 versehen. Letzteres ist mit einer radialen Voraufweitung 20 am Ende in das Werkzeuggehäuse 9 zwischen dem Dorn 14 und dem diesen unmittelbar umgebenden Matritzenring 17 einerseits und dem Elastomer-Druckring 12 andererseits eingeführt. Gemäß 9 ruht das noch umzuformende Rohrstück 1 auf einer Hülse 21, die sowohl als axiales Anschlag- bzw. Druckmittel als auch als Ausstoßer dient. Die Voraussetzungen zur nachfolgend erläuterten Druckumformung liegen vor.
• Gemäß 4 sind ein Druckstößelring 22 und ein von diesem konzentrisch umgebener Matritzenstößelring 23 in das Werkzeuggehäuse 9 eingefahren. Beide sind koaxial zum Dorn 14 bzw. zur Mittelachse 10 angeordnet. Der Matritzenstößelring 23 hat gemäß 4 eine erste Sollposition für eine nachfolgende radiale Umformphase eingenommen. Entsprechend hat der äußere Druckstößelring 22 mit seinem Stirnende das von der Anschlagschulter 13 entfernte Stirnende des Druckrings 12 bereits berührt. Das an dem Rohrstückbereich mit der Voraufweitung 20 anschließende Stirnende des Rohrstücks 1 wird mittels einer Axialdruckschulter 24 gehalten, die in der Außenwandung des Matritzenstößelrings 23 durch Aussparung eines entsprechenden Absatzes ausgebildet ist.
• Gemäß 5 hat nun ein erster Umformschritt stattgefunden, gemäß welchem der Druckstößelring 22 mit einem vorprogrammierten Druck den Druckring 12 in axialer bzw. achsparalleler Richtung beaufschlagt. Gleichzeitig wird der Matritzenstößelring 23 in seiner Sollposition gemäß 4 auf konstantem Druck gehalten. Aufgrund der Druckbeaufschlagung muß sich das Elastomermaterial des Druckrings 12 einen Ausweichweg suchen. Dieser ist nach radial innen zu einer gegenüberliegenden Ringnut 25 gerichtet, welche (vgl. 4) an beiden Stirnseiten durch den Matritzenstößelring 23 einerseits und den Matrizenring 17 andererseits begrenzt wird. Der Nutboden 26 wird durch den Außenmantel des Dorns 14 gebildet. Veranlaßt durch den vom Druckstößelring 22 ausgehenden, axialen Stauchdruck muß sich der Druckring 12 aufgrund der Umfassung in der ringartigen Anschlagkammer 11 seinen Ausweichweg nach radial innen in die Ringnut 25 suchen und nimmt dabei einen Wandungsabschnitt des Rohrstücks 1 mit in die Ringnut 25 bis zum Nutboden 26 mit. Die Expansion des Druckrings 12 innerhalb der Anschlagkammer 11 nach radial innen in die Ringnut 25 führt also zu einer entsprechenden Verengung bzw. Einschnürung des der Ringnut 25 gegenüberliegenden Rohrstück-Abschnitts.
• Gemäß 6 ist der Druckstößelring 22 soweit zurückgefahren, dass der Elastomer-Druckring 12 entlastet ist und seine ursprüngliche Ausgangsform gemäß 3 und 4 wieder eingenommen hat. Andererseits ist der Matritzenstößelring 23 um eine Versatzstrecke 27 (im Vergleich zur 5) weiter in das Werkzeuggehäuse 9 verfahren worden. Durch die Axialversatzstrecke 27 bzw. die entsprechende Verstellung des Matritzenstößelrings 23 ist die Breite der Ringnut 25 nach 6 im Vergleich zu 5 verkleinert worden. Dabei ist aufgrund der Axialdruckschulter 24 des Matrizenstößelrings 23 Wandungsmaterial des Rohrstücks 1 in Richtung zur Ringnut 25 nachgeschoben worden. Durch dieses axiale Zusammenschieben des Rohrstücks 1 aufgrund der Einnahme einer neuen Soll-Position durch den Matritzenstößelring 23 wird eine Rißbildung in der Rohrwandung verhindert.
• Gemäß 7 wird zur Erzeugung einer definierten Endform für den verengten Abschnitt 2 ein Kalibrier-Umformschritt durchgeführt. Dazu wird der Elastomer-Druckring 12 erneut mit einem diesmal höheren, axialen (vorprogrammierten) (Kalibrier-) Stauchdruck belastet, so dass er in der Anschlagkammer 11 wiederum in die Ringnut 25 ausweichen muß. Dabei wird das sich zwischen dem Druckring 12 und dem Dorn 14 befindliche Rohrstück-Wandungsmaterial formschlüssig an die Kontur der Ringnut 25 gepreßt.
• Gemäß 8 sind der Druckstößelring 22 und der Matritzenstößelring 23 zurück und aus dem Werkzeuggehäuse 9 herausgefahren. Der Ausgang der Anschlagkammer 11 sowie der sonstigen Bohrung 28 im Werkzeuggehäuse 9 sind zum Ausstoßen des umgeformten Rohrstücks 1 freigegeben. Der Elastomer-Druckring 12 ist nun völlig entlastet und liegt lose in der Anschlagkammer 11 des Werkzeuggehäuses 9.
• Sowohl der Druckstößelring 22 als auch der Matritzenstößelring 23 lassen sich von einer gemeinsamen Presse aus betätigen und zwar mittels eines gesteuerten hydraulischen Druckkissens.
• Gemäß 9 und 10 wird das Rohrstück 1 mit dem fertig ausgeformten, verengten Abschnitt 2 aus dem Werkzeuggehäuse 9 ausgestoßen. Danach kann das Rohrstück 1 von Hand oder einem automatischen Handhabungssystem entnommen werden. Während des Ausstoßens wird der Dorn 14 von der Dornaufnahme 15 und der Matritzenring 17 vom Haltestift 18 axial festgehalten.

Claims (16)

1. Umformverfahren zur Herstellung von Rohrstücken (1) mit einem verengten Abschnitt (2), der als Führungshals eines Führungsrohres für eine Fahrzeug-Zahnstangenlenkung einschließlich Hydrolenkung dienen kann, wobei ein Rohrstück (1) als Ausgangs-Halbzeug in eine hohle Umformeinrichtung eingelegt wird, und innerhalb einer radialen Umformphase ein Wandungsabschnitt des Rohrstücks (1) mittels von außen daran angesetzter, angetriebener Radialdruckmittel (22, 12) gegen eine an der Rohrinnenwandung anliegende Innenmatrize (17, 23) mit einer Ringnut (25) oder sonstigen radial ausgesparten Kontur derart angedrückt wird, dass in der Ringnut (25) oder Kontur der verengte Abschnitt (2) des Rohrstücks (1) entsteht, gekennzeichnet durch eine der radialen Umformphase zeitgleiche oder nachfolgende oder überlappend nachfolgende, axiale Umformphase, in der an den Stirnenden des Rohrstücks (1) ansetzende, aktive Axialdruckmittel (21, 23) um eine Versatzstrecke (27) axial mittels eines Antriebs verfahren und positioniert werden, der unabhängig vom Antrieb der Radialdruckmittel ansteuerbar ist, wobei im Zuge der radialen Verengung Wandungsmasse des Rohrstücks (1) gestaucht und in Richtung zur Ringnut (25) nachgeschoben wird, und dabei die Ausprägung der radialen Verengung (2) in der Ringnut (25) unterstützt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der axialen Umformphase die Radialdruckmittel (23, 12) drucklos gehalten und/oder in ihre Ausgangsposition versetzt werden, die sie vor der radialen Umformphase eingenommen hatten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die radiale Umformphase die Axialdruckmittel (21, 23) in ihrem Zustand oder ihrer Stellung konstant gehalten und/oder mit konstantem Ausgangsdruck betrieben werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine seitliche Begrenzung der Ringnut (25) mittels wenigstens eines verstellbaren Teils (23) der Axialdruckmittel (21, 23) realisiert wird, und im Zuge der radialen Verengung (2) des Rohrstücks (1) die achsparallele Breite der Ringnut (25) über eine Verstellung (27) der Axialdruckmittel (21, 23) vermindert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die achsparallele Breite der Ringnut (25) für die radiale Umformphase konstant gehalten und dem gegenüber für die axiale Umformphase mittels der Axialdruckmittel (21, 23) um die Versatzstrecke (27) vermindert wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdruckmittel (12, 22) zweimal nacheinander, einmal mit einem niedrigeren und einmal mit einem höheren Druck, betätigt werden, wobei der höhere Druck insbesondere einem Kalibrierungsdruck entspricht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdruckmittel (12, 22) in der radialen Umformphase mit dem niedrigeren Druck und in einer der axialen Umformphase zeitgleichen, nachfolgenden oder überlappend nachfolgenden Kalibrierungsphase mit dem höheren Druck betrieben werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrstück (1) verwendet wird, das im Endbereich im Durchmesser (20) aufgeweitet ist.
9. Umformanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Dorn (14), und einer diesen konzentrisch umgebenden Innenmatrize (17, 23) mit einem ersten und einem davon axial beabstandeten zweiten Teil, welche beiden Innenmatrizen-Teile (17, 23) zwischen sich eine den Dorn (14) umlaufende Ringnut (25) begrenzen, und mit auf die Ringnut (25) gerichteten Radialdruckmitteln (12, 22), um einen Wandungsabschnitt des umzuformenden Rohrstücks (1) in die Ringnut (25) zur Bildung des verengten Abschnitts (2) zu drücken, gekennzeichnet durch den beiden Stirnenden des Rohrstücks (1) zugeordnete Axialdruckmittel (21, 23), welche zumindest teilweise entlang dem oder parallel zum Dorn (14) um eine Versatzstrecke (27) mittels eines Antriebs verstellbar sind, der für das axialen Stauchen des Rohrstücks (1) über die Axialdruckmittel (21, 23) ausgebildet ist und mit einem Antrieb der Radialdruckmittel (12, 22) über eine übergeordnete Steuerung derart gekoppelt oder koordiniert ist, dass in Wirkungsverbindung mit den Radialdruckmitteln (12, 22) die Axialdruckmittel (21, 23) zum Stauchen und Nachschieben von Wandungsmasse des Rohrstücks (1) in die Ringnut (25) betätigt werden oder betätigbar sind.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zur ganz oder teilweise überlappend zeitversetzten Betätigung der Axialdruckmittel (21, 23) gegenüber den Radialdruckmitteln (12, 22) derart eingerichtet ist, dass zuerst die Radialdruckmittel (12, 22) zum Eindrücken eines gegenüberliegenden Wandungsabschnitts in die Ringnut (25) und später die Axialdruckmittel (21, 23) zum Nachschieben von Wandungsmasse in die Ringnut (25) angesteuert werden.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein einem der Rohrstück-Stirnenden zugeordneter Teil (23) der Axialdruckmittel (21, 23) mit einem beweglich geführten Teil der Innenmatrize (17, 23) baulich integriert ist, indem dieser Innenmatrizenteil als den Dorn (14) konzentrisch umgebender Matrizenstößelring (23) oder -hohlzylinder mit einer außen umlaufenden Axialdruck-Ringschulter (24) zur Auflage auf dem Rohrstück-Stirnende ausgebildet ist und/oder eine verschiebbare Begrenzung für die Ringnut (25) bildet.
12. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Innenmatrize (21, 23) als den Dorn ortsfest beziehungsweise unverschiebbar umfassender, konzentrischer Matrizenring (17) ausgebildet ist und gegenüber dem Dorn (14) eine unverrückbare Seitenbegrenzung für die Ringnut (25) bildet.
13. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Axialdruckmittel (21, 23) mit einem einem Rohrstück-Stirnende zugeordneten Anschlag (21), der gegen ein die Umformanordnung aufnehmenden Werkzeuggehäuse (9) abgestützt ist, oder mit einem Austoßorgan für das fertig umgeformte Rohrstück (1) realisiert ist.
14. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Aufnahme in einem Werkzeuggehäuse (9), wobei die Radialdruckmittel (12, 22) realisiert sind mit einem elastisch verformbaren Druckring (12), der den Dorn (14) konzentrisch umgibt und in einer der Ringnut (25) gegenüberliegenden Anschlagkammer (11) des Werkzeuggehäuses (9) angeordnet ist, und mit einem Druckstößelring (22), der axial auf ein gegenüberliegendes Stirnende des Druckrings (12) treibbar ist, wobei der Druckring (12) in die Anschlagkammer (11) gedrückt wird und gegen die Ringnut (25) expandiert.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring (12) Elastomer als Werkstoff aufweist.
16. Anordnung nach einem der vorangehenden Anspüche, gekennzeichnet durch ein von der Steuerung kontrolliertes Hydraulikkissen zur Umformdruckerzeugung, mit dem die Radial- und/oder Axialdruckmittel (12, 22; 21, 23) zu ihrer Betätigung gekoppelt sind.