DE102004012993B4

DE102004012993B4 - Verfahren zur Herstellung gabelförmiger Bauteile

Info

Publication number: DE102004012993B4
Application number: DE200410012993
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr.-Ing. Schulze
Original assignee: Hydroforming Chemnitz & C GmbH; Hydroforming Chemnitz & Co KG GmbH
Current assignee: HYDROFORMING CHEMNITZ GMBH & CO. KG, 09125 CHEMNIT
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: DE102004012993A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung gabelförmiger Bauteile (1.1, 1.2) aus einem Rohrabschnitt (1) mit einer Längsachse (A), wobei die Rohrwandung (2) mittels mindestens eines Stempels (S) radial nach innen in der Art einer einen Boden (4) aufweisenden Einstülpung (3) umgeformt wird, wobei der Boden (4) der Einstülpung (3) und der dem Boden (4) gegenüberliegende Bereich (5) des Rohrabschnitts (1) herausgetrennt werden, so dass ein Durchbruch (6) im Rohrabschnitt 1 entsteht, und anschließend der Rohrabschnitt (1) in einem Winkel kleiner gleich 90° zu seiner Längsachse (A) im Bereich des Durchbruchs (6) getrennt wird, so dass zwei gabelförmige Bauteile (1.1, 1.2) entstehen, die jeweils eine Gabel G mit zwei Vorsprüngen (G1, G2) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gabelförmiger Bauteile.

Aus EP 0 758 565 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von doppelwandigen Durchbrechungen in Bauteilen nach dem Innenhochdruckumformverfahren sowie ein damit hergestellter Querlenker bekannt. Insbesondere werden damit zylindrische Lageraugen in einem Rohrabschnitt dadurch hergestellt, dass an dem Rohrabschnitt eine domartige Abzweigung hergestellt wird, die Domkappe nach innen umgestülpt wird, bis diese an der gegenüberliegenden Fläche des Bauteils anliegt, so dass eine Doppelblechlage gebildet und einem Trennwerkzeug zugeführt wird.

In der DE 100 29 319 C1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Durchführungen an Hohlprofilen beschrieben, wobei das Hohlprofil mit einem Innenhochdruck beaufschlagt wird, so dass sich gegenüberliegend zuerst radial nach außen zwei domartige Nebenformelemente ausgeformt und anschließend mittels eines Stempels nach innen gestülpt werden, so dass deren Böden aneinander anliegen. Anschließend werden die Böden herausgetrennt. Nachteilig bei den vorgenannten Lösungen ist die Herstellung der domartigen Abzweigung. Weiterhin ist die Ausbildung einer Gabel damit nicht vorgesehen.

Eine Aufnahmeöffnung in einem geschlossenen Hohlrohrteil, welches zwei zueinander parallele Wandabschnitte aufweist wird gemäß der DE 101 08 170 A1 dadurch hergestellt, dass in das Hohlrohrteil eine Gliedermatrize eingeführt und mittels zweier sich gegenüberliegender Stempel der Rohrwerkstoff in die Gliedermatrize geformt wird. Die Gliedermatrize wird anschließend entnommen und der Boden der durch die Stempel erzeugten Einformungen entfernt.

Es besteht die Gefahr des Verklemmens der Gliedermatrize. Ein Rahmenteil für ein Zweirad aus einem durch Innenhochdruckumformen hergestellten Rohrkörper beschreibt DE 195 04 989 A1 . Das Rahmenteil weist mehrere Lagerungen auf. Die Lagerungen können dabei aus den abgebogenen Endstücken des Rohrkörpers gebildet werden.

DE 198 22 731 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Rahmens aus Trägern, die mit Knotenelementen durch Magnetumformung verbunden sind. Die Träger sind als Rohre ausgebildet und weisen an ihren Enden Lageraufnahmen auf. Teilweise bilden die Enden der Träger eine Gabel, in welche die Lageraufnahmen eingeschweißt sind. Über die Herstellung der Gabel werden keine Angaben gemacht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, kostengünstiges und effektives Verfahren zur Herstellung einer Gabel an einem Hohlprofil zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Verfahrensgemäß erfolgt die Herstellung gabelförmiger Bauteile aus einem Rohrabschnitt mit einer Längsachse, wobei die Rohrwandung mittels mindestens eines Stempels radial nach innen in der Art eine einen Boden aufweisenden Einstülpung umgeformt wird. Erfindungsgemäß wird anschließend der Boden der Einstülpung und der dem Boden gegenüberliegende Bereich des Rohrabschnitts herausgetrennt so dass ein Durchbruch im Rohrabschnitt entsteht, und anschließend der Rohrabschnitt in einem Winkel kleiner gleich 90° zu seiner Längsachse im Bereich des Durchbruchs getrennt, so dass zwei gabelförmige Bauteile entstehen, die jeweils eine Gabel mit zwei Vorsprüngen und eine dazwischenliegende Ausnehmung, die in etwa dem halben Durchbruch entspricht, aufweisen. Alternativ ist es möglich, in die Rohrwandung des Rohrabschnitts radial nach innen sich gegenüberliegend zwei Einstülpungen auszuformen, so dass deren Böden annähernd oder vollständig aneinander anliegen. Anschließend werden beide Böden der Einstülpungen herausgetrennt, so dass ebenfalls ein Durchbruch 6 im Rohrabschnitt entsteht. Nachfolgend wird der Rohrabschnitt in einem Winkel kleiner gleich 90° zu seiner Längsachse A im Bereich des Durchbruchs getrennt, so dass auch hier zwei gabelförmige Bauteile entstehen.

Vor dem Umformen und Trennen oder auch nach dem Trennen können ein oder beide Enden des Rohrabschnitts in ihrem Durchmesser mittels eines radialen Umformverfahrens, z. B. durch Hämmern, Rundkneten, Walzen oder Drückwalzen reduziert werden. Dadurch erhöht sich in dem durchmesserreduzierten Bereich die Wanddicke, was für die Befestigung an sich anschließenden Bauteilen vorteilhaft ist. Positiv wirkt sich auch die Verfestigung des Werkstoffs durch das radiale Umformverfahren aus. Dabei kann durch das radiale Umformverfahren bei gleichzeitiger Verwendung eines in das Bauteil eingelegten Stempels mit einer Außenkontur in dem radial umgeformten Bereich eine Innenkontur entsprechend der Außenkontur des Stempels (z. B. eine Längsverzahnung) erzeugt werden.

Nach dem Heraustrennen des Bodens und der gegenüberliegenden Wandung bzw. beider Böden können die Trennkanten miteinander stoffschlüssig verbunden werden.

Es ist ebenfalls möglich, die offenen Stirnseiten der Vorsprünge einer Gabel zu verschließen.

Die Einstülpung bzw. Einstülpungen werden vorzugsweise entgegen eines im Innenraum des Rohrabschnitts wirkenden Fluiddruckes erzeugt. Alternativ ist es auch möglich, eine oder zwei sich gegenüberliegende Einstülpungen mit dem Stempel unter Verwendung einer in den Rohrabschnitt eingelegten Matrize zu erzeugen, die z. B. im. Bereich der zu erzeugenden Einstülpung quergeteilt ist.

Die aus dem Rohrabschnitt entstehenden gabelförmigen Bauteile weisen bevorzugt die gleiche Bauform auf. Dadurch ist deren Herstellung höchst effektiv.

Nach dem Trennen des Rohrabschnitts können in die entstandene Gabel der gabelförmigen Bauteile ein oder zwei Lagerelemente eingesetzt werden.

Es ist dabei möglich, ein Lagerelement in der zwischen zwei Gabeln vorhandenen Ausnehmung, die der Hälfte des Durchbruchs entspricht, zu befestigen.

Alternativ kann auch jeweils ein Lagerelement an der Stirnseite einer Gabel befestigt werden, wodurch die Gabel gleichzeitig verschlossen werden kann.

Bevorzugt werden die Lagerelemente stoffschlüssig befestigt, insbesondere angeschweißt.

Die Lagerelemente können als komplette Lagerbuchsen ausgebildet sein oder Lagerbuchsen aufnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: Rohrabschnitt,
2: Herstellen einer Einstülpung im Rohrabschnitt unter Verwendung einer eingelegten Matrize im Längsschnitt,
3: Schnitt A-A gem. 1,
4: Trennen des Rohrabschittes in Bereich der Einstülpung, so dass zwei gabelförmige Bauteile entstehen,
5 + 5a: zwei Bauteile mit je einer eingeschweißten Buchse,
6: Bauteil mit zwei angeschweißten Buchsen,
7: Bauteil gem. 6 um 90° gedreht,
8: Herstellen von zwei Einstülpungen in einem Rohrabschnitt unter Innenhochdruck,
9: vorgeformter Rohrabschnitt nach dem entnehmen aus dem IHU-Werkzeug,
10: gabelförmiges Bauteil in der Draufsicht,
11: gabelförmiges Bauteil in der Seitenansicht,
12; gabelförmiges Bauteil mit zwei eingeschweißten Buchsen in der Draufsicht.
Gem. 1 wird für das Herstellen eines gabelförmigen Bauteiles ein Rohrabschnitt 1 mit einer Längsachse A verwendet. In diesen kann gem. 2 (Längsschnitt) und 3 (Schnitt A-A gem. 2) unter Verwendung einer geteilten Matrize 7, eines Stempels S und eines Gegenhalters 9 eine Einstülpung 3 mit einer Wand 3.1 und einem Boden 4 erzeugt werden. An der gegenüberliegenden Seite der Einstülpung 3 im Bereich des Gegenhalters 9 wurde der Rohrabschnitt 1 vorher etwas abgeflacht. Der Boden 4 der Einstülpung 3 liegt an dem gegenüberliegenden Bereich 5 der Rohrwandung an. Der Stempel S besitzt in diesem Fall einen ovalen Querschnitt.
Anschließend werden der Boden 4 und der gegenüberliegende Bereich 5 ausgeschnitten, so dass ein Durchbruch 6 gebildet wird und der Rohrabschnitt 1 in der Mitte der Einstülpung 3 bzw. des Durchbruchs 6 in einer Trennebene T quergeteilt und es entstehen gem. 4 beidseitig zur Trennebene T zwei gabelförmige Bauteile 1.1 und 1.2. Jedes gabelförmige Bauteil 1.1, 1.2 besitzt eine Gabel G mit zwei Vorsprüngen G1 und G2 und einer dazwischenliegenden Ausnehmung 6.1, die in etwa dem halben Durchbruch 6 entspricht. Es besteht nun die Möglichkeit, entweder in die zwischen den Gabeln G1, G2 befindliche Ausnehmung 6.1 ein Lagerelement 8 einzusetzen oder an jeder Gabel G1, G2 ein Lagerelement 8 (insgesamt zwei zueinander fluchtende Lagerelemente 8) an der Gabel G zu Befestigen.
5 zeigt die erste Variante im Querschnitt. An jedem gabelförmigen Bauteil 1.1, 1.2 wurde im Bereich der Ausnehmung 6.1 ein Lagerelement 8 angeschweißt. Die hier zylindrische Außenwand des Lagerelementes 8 liegt dabei parallel zur Wand 3.1 der vorher erzeugten Einstülpung. Im Bereich der Ausnehmung wurde die Einstülpung mit dem gegenüberliegenden Bereich verschweißt (s. Schweißnaht 9). 5a zeigt das gabelförmige Bauteil 1.1 gem. 5 in der Draufsicht, woraus deutlich wird, dass das Lagerelement 8 zur Hälfte in die Ausnehmung 6.1 eingesetzt wurde und dessen andere Hälfte über die Gabel G hinausragt.
In 6 wird in der Draufsicht die Variante dargestellt, bei welcher an jedem Vorsprung G1 und G2 der Gabel G eines gabelförmigen Bauteiles 1.1 ein Lagerelement 8 befestigt wurde. Die Ausnehmung 6 bleibt somit frei. Die Lagerelemente 8 sind im Vergleich zur vorherigen Variante um 90° gedreht und verschließen die Vorsprünge G1 und G2 stirnseitig vollständig oder teilweise. Die Seitenansicht ist in 7 dargestellt.
Alternativ ist es möglich, in die Rohrwandung des Rohrabschnitts 1 radial nach innen sich gegenüberliegend zwei Einstülpungen 3 auszuformen, so dass deren Böden 4 annähernd oder vollständig aneinander anliegen. Diese Variante wird in 8 gezeigt, wobei die Einstülpungen 3 unter Beaufschlagung des Rohrabschnittes 1 mit einem Innenhochdruck pi hergestellt werden.
Gem. 8 wurde der Rohrabschnitt 1 in ein Innenhochdruckumformwerkzeug W, bestehend aus einem Werkzeugoberteil W1 und einem Werkzeugunterteil W2 und einer Gravur 2 unter Verwendung zweier Stempel S entsprechend umgeformt. Die Enden des Rohrabschnitts 1 werden dabei mit Nachschiebestempeln D verschlossen, wobei durch einen Nachschiebestempel D das Druckmittel zuführbar ist. Vor oder während des Innenhochdruckumformens wird der Querschnitt des Rohrabschnittes 1 im Bereich, in dem die Einstülpungen 3 eingebracht werden, von einer kreisförmigen Form in eine annähernd rechteckige oder quadratische Form umgeformt. Weiterhin wurden die beiden Enden E1, E2 des Rohrabschnitts 1 vor dem Innenhochdruckumformen in ihrem Durchmesser reduziert, so dass sich in diesen Bereichen die Wanddicke erhöht hat.
Nach dem Herstellen der Einstülpungen wird das vorgeformte Bauteil aus dem Werkzeug W entnommen (9) und beide Böden der Einstülpungen herausgetrennt, so dass ebenfalls ein Durchbruch 6 im Rohrabschnitt entsteht und der Rohrabschnitt in einem Winkel kleiner gleich 90° zu seiner Längsachse A im Bereich des Durchbruchs getrennt, so dass auch hier zwei identische gabelförmige Bauteile 1.1, 1.2 gem. 10 (Draufsicht) mit Gabeln G1, G2 und einer dazwischen liegenden Ausnehmung 6.1 entstehen. Die Vorderansicht ist in 11 dargestellt. Die beiden Gabeln G1, G1 sind an ihren Stirnseiten offen.
Nun werden die Seiten der Gabeln G1, G2 halbkreisförmig ausgeklinkt und in jede Gabel G1, G2 eine Lagerbuchse 8 eingeschweißt.
Mit der Erfindung wird eine vollkommen neue, flexible und äußerst effektive Lösung zur Herstellung gabelförmiger Bauteile zur Verfügung gestellt. Durch das Umformen und anschließende Trennen werden gleichzeitig zwei gabelförmige Bauteile erzeugt, die entsprechend weiterverarbeitet werden können.

Claims

Verfahren zur Herstellung gabelförmiger Bauteile (1.1, 1.2) aus einem Rohrabschnitt (1) mit einer Längsachse (A), wobei die Rohrwandung (2) mittels mindestens eines Stempels (S) radial nach innen in der Art einer einen Boden (4) aufweisenden Einstülpung (3) umgeformt wird, wobei der Boden (4) der Einstülpung (3) und der dem Boden (4) gegenüberliegende Bereich (5) des Rohrabschnitts (1) herausgetrennt werden, so dass ein Durchbruch (6) im Rohrabschnitt 1 entsteht, und anschließend der Rohrabschnitt (1) in einem Winkel kleiner gleich 90° zu seiner Längsachse (A) im Bereich des Durchbruchs (6) getrennt wird, so dass zwei gabelförmige Bauteile (1.1, 1.2) entstehen, die jeweils eine Gabel G mit zwei Vorsprüngen (G1, G2) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Rohrwandung 2 des Rohrabschnitts 1 radial nach innen sich gegenüberliegend zwei Einstülpungen (3) ausgeformt werden, so dass deren Böden (4) annähernd oder vollständig aneinander anliegen und dass anschließend die Böden (4) der Einstülpungen (3) herausgetrennt werden, so dass ein Durchbruch (6) im Rohrabschnitt (1) entsteht und dass der Rohrabschnitt (1) in einem Winkel kleiner gleich 90° zu seiner Längsachse (A) im Bereich des Durchbruchs (6) getrennt wird, so dass zwei gabelförmige Bauteile (1.1, 1.2) entstehen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder beide Enden (E1, E2) des Rohrabschnitts 1 in ihrem Durchmesser mittels eines radialen Umformverfahrens reduziert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Rohrabschnitts mittels Hämmern, Rundkneten, Walzen oder Drückwalzen reduziert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Heraustrennen des/der Bodens/Böden (4) die Trennkanten miteinander stoffschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstülpung (3) mit dem Stempel (S) entgegen eines im Innenraum des Rohrabschnitts 1 wirkenden Fluiddruckes pi erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstülpung (3) mit dem Stempel (S) unter Verwendung einer in den Rohrabschnitt (1) eingelegten Matrize (7) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (7) im Bereich der zu erzeugenden Einstülpung (3) quergeteilt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Rohrabschnitt (1) entstehenden gabelförmigen Bauteile (1.1, 1.2) die gleiche Bauform aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trennen des Rohrabschnitts (1) in die entstandene Gabeln (G) der gabelförmigen Bauteile 1.1, 1.2 ein oder zwei Lagerelemente (8) ein- oder angesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerelement (8) in die zwischen zwei Vorsprünge (G1, G2) vorhandene Ausnehmung (6.1) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Lagerelement (8) an der Stirnseite einer Gabel (G1, G2) befestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (8) stoffschlüssig befestigt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente angeschweißt werden.