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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zumindest
eines Anbindungsbereichs an einem Längsende eines rohrförmigen
Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
WO 2005/047088
A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren,
insbesondere Fahrzeugbauteile betreffend, bekannt, bei welchem rohrförmige,
parallel verlaufende und in eine Horizontalebene voneinander beabstandete
Längsträgerhohlprofile am jeweiligen Längsträgerende
miteinander durch rohrförmige Querträgerhohlprofile
unlösbar verbunden werden. Des Weiteren wird vorgeschlagen,
eine Quertraverse zur Aufnahme einer Hinterachse, eines Differenzials
sowie eines Querlenkers und eine in Längsrichtung beabstandete
Quertraverse zur Halterung eines Getriebes zwischen den beiden endseitigen
Querträgerhohlprofilen mittels Innenhochdruckumformen bezüglich
der Größe und Form ihres Querschnittes aufweitend
umzuformen. Durch die als Hohlprofile ausgebildeten Längs-
bzw. Querträger, soll ein Fahrwerksrahmen mit besonders
hoher Stabilität erreicht werden, wobei die Verbindungen
der einzelnen Hohlprofile über entsprechende Anbindungsbereiche
erfolgt.
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Generell
werden zur Weiterleitung bzw. Übertragung hoher Kräfte
zwischen zwei rohrförmigen Bauteilen weitere Verbindungsbauteile
vorgesehen, bspw. Adapter, welche in einem üblicherweise separaten
Verfahrensschritt an ein Längsende des rohrförmigen
Bauteils angebaut, insbesondere angeschweißt, werden müssen.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbindung zweier rohrförmiger
Bauteile besteht darin, die rohrförmigen Bauteile längsendseitig
zu beschneiden und entsprechend umzuformen, so dass sie durch die
derart hergestellten Anbindungsbereiche miteinander verbunden werden
können. Bei beiden Methoden werden durch bspw. zusätzliche Bauteile
bzw. aufwendige Bearbeitungsschritte, zusätzliche Bauteil-
bzw. Fertigungskosten generiert, die einen nicht zu unterschätzenden
Kostenanteil eines aus derartigen Bauteilen gefertigten Rohrrahmens
ausmachen.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem,
für ein gattungsgemäßes Verfahren zur
Herstellung zumindest eines Anbindungsbereichs an einem Längsende
eines rohrförmigen Bauteils, eine verbesserte oder zumindest
eine andere Ausführungsform anzugeben, mit welcher derartige
Anbindungsbereiche sowie eine spätere Verbindung zweier
derartiger rohrförmiger Bauteile kostengünstiger
realisiert werden können.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Längsende
eines rohrförmigen Bauteils durch ein Zusammendrücken
derart zu verformen, dass sich durch die Zusammendrückbewegung ein,
für die spätere Anbindung des rohrförmigen
Bauteils an einem weiteren Bauteil erforderlicher, Anbindungsbereich
ergibt. Durch das Zusammendrücken des rohrförmigen
Bauteils im Bereich seines Anbindungsbereichs, kann der spätere
Anbindungsbereich doppelwandig ausgeführt werden, wodurch
eine besonders hohe und zuverlässige Kraftübertragung bzw.
Krafteinleitung möglich wird. Das rohrförmige Bauteil
wird somit längsendseitig plastisch verformt und beim plastischen
Verformen gleichzeitig der Anbindungsbereich erzeugt. Im Unterschied
zu herkömmlichen Anbindungsbereichen, welche bspw. durch
aufwendig und teuer anzubringende, separate Bauteile realisiert
werden, kann mit dem erfindungsgemäß hergestellten
Anbindungsbereich ein einerseits kostengünstig herstellbarer
Anbindungsbereich erzeugt werden und andererseits ein Anbindungsbereich
mit einem störungsfreien Kraftfluss. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren zur Herstellung des Anbindungsbereichs muss somit kein
weiteres Bauteil am Längsende des rohrförmigen
Bauteils befestigt werden, so dass auch zusätzliche Lager-
und Logistikkosten für separate Teile entfallen können.
Von besonderem Vorteil des erfindungsgemäß hergestellten Anbindungsbereichs
dürfte jedoch sein, dass dieser einen fließenden
Materialübergang zum rohrförmigen Bauteil aufweist
und dadurch eine Kraftübertragung bzw. ein Kraftfluss ausschließlich
im Material des rohrförmigen Bauteils erfolgen kann. Eine
Kraftübertragung, bspw. aufwendig realisiert durch ein
angeschweißtes Bauteil für einen Anbindungsbereich, kann
hierdurch entfallen. Durch die doppelwandige Ausbildung des erfindungsgemäß hergestellten
Anbindungsbereichs, ist dieser auch besonders steif ausgebildet
und daher in der Lage, auch höhere Kräfte problemlos
zu übertragen.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Lösung, wird das rohrförmige Bauteil mittels Innenhochdruckumformen
hergestellt. Beim Innenhochdruckumformen wird ein rohrförmiges
Werkstück durch Innendruck aufgeweitet und gleichzeitig
durch eine Axialkraft gestaucht. Das Werkstück befindet
sich vor dem Aufweiten in einem geschlossenen Werkzeug und nimmt
durch den Innendruck die Form der Werkzeuggravur an. Üblicherweise
wird hierbei eine Wasser-Öl-Emulsion als Druckfluid verwendet,
wobei die Einleitung der Axialkraft üblicherweise über
zwei Dichtstempel an den Rohrenden erfolgt. Durch die erfindungsgemäß mittels
Innenhochdruckumformen hergestellten rohrförmigen Bauteile,
lassen sich unter anderem hohe Steifigkeiten erzielen und auch komplexe
Bauteilgeometrien wirtschaftlich und äußerst präzise
herstellen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung, wird der doppelwandige Anbindungsbereich hinsichtlich
seiner Form an einen Anbindungsbereich des damit zu verbindenden weiteren
Bauteils angepasst. Um einen späteren Verbindungsvorgang
zu vereinfachen und insbesondere eine formschlüssige Verbindung
zwischen den beiden zu verbindenden Bauteilen erreichen zu können, schlägt
die Erfindung vor, den Anbindungsbereich komplementär zu
einem Anbindungsbereich eines weiteren Bauteils auszugestalten.
Hierdurch lässt sich insbesondere die Kraftübertragung
zwischen den beiden Bauteilen verbessern.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung, erfolgt nach dem plastischen Verformen des zumindest
einen längsendseitigen Anbindungsbereichs ein Glätten
und/oder ein Ausbeulen vom beim Verformen evtl. entstehenden Falten.
Wird der Anbindungsbereich durch den erfindungsgemäßen
plastischen Verformungsvorgang hergestellt, so kann nicht generell ausgeschlossen
werden, dass sich während des Umformvorgangs Falten bilden,
welche einerseits unter Umständen ästhetische
und andererseits mechanische Beeinträchtigungen mit sich
bringen. Um derartigen Beeinträchtigungen wirkungsvoll
entgegentreten zu können, schlägt das erfindungsgemäße
Verfahren vor, derartige Falten nach dem Herstellen des Anbindungsbereichs
durch ein entsprechendes Glätt- und/oder Ausbeulverfahren
zu beseitigen. Eine Glättung kann dabei bspw. mittels einem
erneut durchzuführenden Innenhochdruckumformen erreicht
werden.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Die
einzige 1 zeigt ein rohrförmiges Bauteil
mit einem erfindungsgemäß hergestellt längsendseitigen
Anbindungsbereich.
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Entsprechend
der 1, weist ein rohrförmiges Bauteil 1 zumindest
einen längsendseitig daran angeordneten Anbindungsbereich 2 auf, über
welchen das rohrförmige Bauteil 1 an weitere,
nicht gezeigte Bauteile anbindbar ist. Erfindungsgemäß wird dabei
der Anbindungsbereich 2 durch ein plastisches Verformen,
insbesondere durch ein Zusammendrücken, dieses Bereichs
hergestellt, so dass sich letztlich ein doppelwandiger Anbindungsbereich 2 ergibt. Die
plastische Verformung des rohrförmigen Bauteils 1 an
zumindest einem seiner Längsenden zur Herstellung des Anbindungsbereichs 2,
kann dabei in üblichen Umformwerkzeugen erfolgen. Der Vorteil
eines derartig hergestellten Anbindungsbereichs 2 liegt einerseits
darin, dass dieser doppelwandig und dadurch sehr steif und optimal
für eine Kraftübertragung ausgebildet werden kann
und andererseits in seiner äußerst wirtschaftlichen
Herstellbarkeit. Der letzte Punkt unterscheidet einen derartigen
erfindungsgemäßen Anbindungsbereich 2 bzw.
ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Anbindungsbereichs 2 wesentlich von aus
dem Stand der Technik bekannten Anbindungsbereichen, welche üblicherweise
dadurch realisiert werden, dass weitere Bauteile, bspw. Kopplungselemente, angebaut
werden. Derartige Kopplungselemente bedürfen jedoch zusätzlicher
Lager- und Logistikkosten sowie einen erhöhten Fertigungsaufwand,
da derartige Kopplungselemente zunächst mit dem rohrförmigen
Bauteil 1 verbunden, bspw. an dieses angeschweißt
oder angeschraubt, werden müssen. Der mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Anbindungsbereich 2, lässt
sich dagegen äußerst kostengünstig und
in nahezu beliebiger Ausgestaltung ohne zusätzliche Lager-
und Logistikkosten für separate Verbindungsteile und ohne
zusätzliche Montagekosten realisieren.
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Das
rohrförmige Bauteil 1 kann, wie auch aus 1 ersichtlich
ist, vor dem Zusammendrücken der Rohrenden vorgebogen sein.
Hierzu ist entweder eine gebogene Vorform der endgültigen
Bauteilgestalt mit Ausnahme der zusammenzudrückenden Enden
oder der die Bereitstellung den bereits endgültigen gebogenen
bzw. gewundenen Formverlaufs denkbar.
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Das
gebogene rohrförmige Bauteil 1 kann auch alternativ
erfindungsgemäß mittels eines auf einen geradlinigen
rohrförmigen Rohling angewandten Innenhochdruckumformverfahrens
hergestellt werden, bei welchem auf das umzuformende Bauteil ein hoher
Fluiddruck einwirkt. Vorteilhaft bei einem derartigen Innenhochdruckumformverfahren
ist, dass nahezu beliebige Geometrien damit herstellbar sind und
zwar einerseits kostengünstig und andererseits mit sehr
hoher Präzision.
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Es
ist gleichermaßen denkbar, die gebogene Vorform des Bauteils 1 einem
Innenhochdruckumformverfahren zu unterziehen, das dann die angesprochenen
hochpräzisen Konturen und Querschnitte der Endform erbringt.
Im Gegensatz zur vorhergehenden Variante sind mit dem Innenhochdruckumformverfahren
nur noch geringe Umformgrade zu meistern, was eine sehr hohe Prozesssicherheit
erbringt. Des Weiteren können aufgrund der gebogenen Vorform
auch wesentlich komplexere Formverläufe am Bauteil 1 realisiert
werden.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der doppelwandige Anbindungsbereich 2 hinsichtlich seiner
Form an einen nicht gezeigten Anbindungsbereich des damit zu verbindenden
weiteren Bauteils angepasst. Hierdurch ist es möglich,
den Anbindungsbereich 2 gleich bei der Herstellung derart
auszuformen, dass über diesen eine formschlüssige
Verbindung mit dem weiteren Bauteil erreicht werden kann, so dass
eine Kraftübertragung zwischen den beiden miteinander zu
verbindenden Bauteilen nicht nur über einen Kraftschluss,
sondern auch über einen Formschluss möglich ist.
Das plastische Verformen des Anbindungsbereichs 2 kann
dabei bspw. in einem offenen Innenhochdruckumformwerkzeug erfolgen,
nachdem zuvor ein Druckfluid, bspw. eine Wasser-Öl-Emulsion,
herausgeleitet und ein längsendseitig angeordneter Dichtstempel
herausgezogen wurde.
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Da
es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
des Anbindungsbereichs 2 unter Umständen dazu
kommen kann, dass sich Falten im Anbindungsbereich 2 oder
in angrenzenden Bereichen ergeben, kann vorgesehen sein, dass nach dem
plastischen Verformen des zumindest einen längsendseitigen
Anbindungsbereichs 2 ein Glätten und/oder ein
Ausbeulen desselben bzw. von dem Anbindungsbereich 2 benachbarten
Bereichen erfolgt, um evtl. bei der Herstellung des Anbindungsbereichs 2 entstandene
Falten egalisieren zu können. Ein derartiger Glätt-
und/oder Ausbeulprozess kann mechanisch mittels geeigneter Werkzeuge
oder ebenfalls bspw. mittels Innenhochdruckumformverfahren realisiert
werden. Bei einem vollständig fertig bearbeiteten rohrförmigen
Bauteil 1, weist dieses in seinem zumindest einen längsendseitig
angeordneten Anbindungsbereich 2 vorzugsweise eine Anbindungsfläche
auf, mit welcher vorher erwähnter Formschluss mit dem weiteren
Bauteil erreichbar ist. Durch die doppelwandige Ausbildung des Anbindungsbereichs 2 kann
dieser äußerst steif und mit hoher Festigkeit ausgeführt
werden, so dass eine optimale Kraftübertragung bzw. Krafteinleitung
erfolgen kann.
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Generell
kann sich dabei das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung zumindest eines Anbindungsbereichs 2 an
einem Längsende des rohrförmigen Bauteils 1 wie
folgt gliedern: Zunächst wird das rohrförmige
Bauteil 1 mittels Innenhochdruckumformverfahren in seine
endgültige Gestalt verformt, woraufhin das zum Innenhochdruckumformen
verwendete Druckfluid abgelassen wird. Ist das Ablassen des Druckfluids
beendet, werden die längsendseitig im rohrförmigen
Bauteil 1 vorgesehenen Dichtstempel abgezogen und zumindest
einer der längsendseitigen Anbindungsbereiche 2 mittels
plastischer Verformung derart verformt, dass sich hierbei ein fluiddichter
Abschluss ergibt. Anschließend wird das rohrförmige
Bauteil 1 zusammen mit dem Anbindungsbereich 2 einem
Glätt- und/oder Ausbeulprozess unterzogen, wodurch evtl.
beim Verformen, dass heißt beim Herstellen des Anbindungsbereichs 2 entstandene
Falten, insbesondere mittels Innenhochdruckumformen, egalisiert
werden. Hierbei kann der beim ersten Innenhochdruckumformen verwendete
Dichtstempel nunmehr durch den fluiddichten Abschluss ersetzt werden.
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Generell
kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache
und äußerst präzise Weise ein Anbindungsbereich 2 an
einem rohrförmigen Bauteil 1 hergestellt werden,
welcher aufgrund seiner doppelwandigen Ausbildung äußerst
steif und besonders gut zur Kraftübertragung geeignet ist
und welcher aufgrund nicht mehr erforderlicher zusätzlicher Kopplungselemente
bzw. Verbindungselemente eine besonders wirtschaftliche Verbindung
zwischen zwei Bauteilen erlaubt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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