-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Ausbilden von Öffnungen
in einem Hohlglied. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Lochen eines hydrogeformten
Glieds, um eine Öffnung
in demselben auszubilden.
-
Das
Hydroformen von Hohlgliedern aus Stahl oder anderen Metallen findet
zunehmend Verbreitung. Durch ein Hydroformen können die Herstellungskosten
von Hohlgliedern im Vergleich zu einem herkömmlichen Stanzen, Schweißen oder
anderen Herstellungstechniken reduziert werden. Weiterhin kann die
Qualität
(Stärke,
Toleranzen usw.) der fertigen hydrogeformten Glieder die Qualität von mit
herkömmlichen
Techniken ausgebildeten Gliedern übersteigen.
-
Nachdem
ein Glied hydrogeformt wurde, sind gewöhnlich eine Reihe von zusätzlichen
Herstellungsoperationen und/oder Formungsschritten erforderlich.
In einer üblichen
nach der Formung ausgeführten
Operation werden eine oder mehrere Öffnungen in dem Glied ausgebildet,
wobei ein ziemlich großer
Aufwand betrieben werden muss, um diese Öffnungen in dem Glied durch
ein Lochen auszubilden, während
sich das geformte Glied noch in der Hydroform befindet.
-
Gewöhnlich wird
ein Lochen verwendet, um die gewünschten Öffnungen
in den hydrogeformten Gliedern auszubilden, wobei jedoch weiterhin Schwierigkeiten
mit den Lochtechnologien bestehen. Insbesondere kann die Größe der für das Lochen verwendeten
Zylinder die Anzahl der Öffnungen,
die in einem Bereich des Glieds ausgebildet werden können, einschränken, weil
kein ausreichendes Volumen verfügbar
ist, um die Zylinder in dem betreffenden Bereich aufzunehmen. Weiterhin
kann die Qualität (Form
und/oder saubere Kanten) der Öffnung
nicht zufrieden stellend sein.
-
Um
diese Probleme zu beseitigen, wurden Lochsysteme entwickelt, die
ein negatives Lochen verwenden. In einem negativen Lochsystem wird
ein Locheisen während
eines Teils des Hydroformungszyklus zurückgezogen, sodass der zu lochende
Teil des geformten Glieds von dem geformten Glied nach außen gezogen
wird. Das Locheisen wird dann in den nach außen gezogenen Teil hinein ausgefahren, um
den verdünnten
Bereich zu durchstoßen
und die gewünschte Öffnung zu
bilden. Indem der zu lochende Teil zuerst nach außen gezogen
wird, wird die für das
Lochen aufzuwendende Kraft reduziert, sodass ein kleinerer Zylinder
für eine
bestimmte Größe der Öffnung verwendet
werden kann und eine bessere Qualität der Öffnung erzielt werden kann.
-
Das
negative Lochen bietet verschiedene Vorteile, wobei aber ein komplexer
Aufbau des Hydraulikzylinders für
das Zurückziehen
und das anschließende
Ausfahren des Locheisens erforderlich ist, wodurch die Kosten für die Hydroformungsvorrichtung
erhöht
werden. Weiterhin nimmt der komplexe Aufbau ein größeres Volumen
in der Hydroform ein, wodurch die Anzahl der Öffnungen und/oder die Abstände zwischen
den Öffnungen
reduziert werden, die in einem bestimmten Bereich des hydrogeformten
Glieds ausgebildet werden können.
-
Es
besteht also ein Bedarf für
eine Lochvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren, die ein negatives
Lochen vorsehen können,
ohne dass hierfür
komplexe und/oder voluminöse
Hydrauliksteuersysteme erforderlich sind.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Lochvorrichtung
und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, die wenigstens einen
Nachteil aus dem Stand der Technik beseitigen können.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist eine Lochvorrichtung
zum Ausbilden von Öffnungen
in Hohlgliedern angegeben, die umfasst: einen Dorn mit einer Schneidefläche zum Lochen
des Hohlglieds und einer Führungsbohrung, die
sich durch den Dorn erstreckt; ein Halteglied mit einer Führungsstange,
die eine zu der Führungsbohrung
komplementäre
Form aufweist, wobei der Dorn gleitend an der Führungsstange aufgenommen ist; und
ein Antriebsglied, das betrieben werden kann, um eine Kraft zwischen
einem Stößel und
dem Dorn zu übertragen,
wobei sich das Antriebsglied durch das Halteglied erstreckt.
-
Die
vorliegende Erfindung gibt eine Lochvorrichtung und ein entsprechendes
Verfahren kann, die verwendet werden können, um Öffnungen in geformten Gliedern
auszubilden. Insbesondere wird davon ausgegangen, dass die vorliegende
Erfindung für das
Ausbilden von Öffnungen
in hydrogeformten Gliedern geeignet ist. Die Lochvorrichtung der
vorliegenden Erfindung nimmt vorteilhafterweise relativ wenig Volumen
ein, sodass mehrere Lochvorrichtungen innerhalb von relativ kleinen
Volumen um eine Hydroform oder ähnliches
herum angeordnet werden können.
Die Vorrichtung und das Verfahren können verwendet werden, um ein
vollständiges
Lochen durchzuführen,
wobei der Butzen von dem geformten Glied entfernt wird, oder um
ein teilweises Lochen durchzuführen,
wobei der Butzen an seiner Position gehalten wird, bis er in einer
folgenden Herstellungsoperation entfernt wird. Mit der vorliegenden
Erfindung kann weiterhin ein negatives Lochen während eines Hydroformungsprozesses
vor dem eigentlichen Lochen durchgeführt werden. Durch das negative
Lochen kann die für
das eigentliche Lochen erforderliche Kraft reduziert werden, sodass
ein kleinerer Hydraulikstößel oder ähnliches
verwendet werden kann. Dadurch können
Kosten gespart werden und kann eine größere Montagedichte von benachbarten Lochvorrichtungen
in einer Hydroform oder ähnlichem
erzielt werden.
-
Diese
und andere Aufgaben der Erfindung werden durch die folgende ausführliche
Beschreibung anhand von bevorzugten Ausführungsformen verdeutlicht.
-
Im
Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung
mit Bezug auf die Figuren beschrieben, in denen durchgehend gleiche
Bezugszeichen verwendet werden, um identische Elemente anzugeben.
-
1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform
einer Lochvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
2 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
-
3a bis 3d sind
Querschnittansichten durch einen Teil der Lochvorrichtung von 1, die
in einer Hydroform für
ein erstes Verfahren zum Ausbilden einer Öffnung installiert ist.
-
4a und 4b sind
Querschnittansichten durch einen Teil der Lochvorrichtung von 1, die
in einer Hydroform für
ein zweites Verfahren zum Ausbilden einer Öffnung installiert ist.
-
5 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform
einer Lochvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Eine
Lochvorrichtung zum Ausbilden von Öffnungen in hydrogeformten
Gliedern und ähnlichem
ist in 1 und 2 allgemein durch das Bezugszeichen 20 angegeben.
Die Vorrichtung 20 umfasst einen Dorn 24, der
eine mittige Führungsbohrung 28 aufweist,
die eine komplementäre
Form zu einer Führungsstange 32 aufweist,
die Teil eines Halteglieds 36 ist. Das Halteglied 36 kann
entsprechend in einer Hydroform oder ähnlichem montiert werden, um
den Dorn 24 wunschgemäß in Bezug
auf ein zu lochendes Glied zu positionieren.
-
Die
Vorrichtung 20 umfasst weiterhin ein Antriebsglied 40,
das in der gezeigten Ausführungsform allgemein
U-förmig
ist. In dieser Ausführungsform
erstrecken sich die Arme 44 des Antriebsglieds 40 durch
Antriebsdurchgänge 48 in
dem Halteglied 36, um gegen Antriebsflächen 52 an dem Dorn 24 zu
stoßen.
Es sollte deutlich sein, dass die Bewegung des Antriebsglieds 40 in
oder aus dem Halteglied 36 zur Folge hat, dass der Dorn 24 entlang
der Führungsstange 32 geführt wird.
-
Die
Vorrichtung 20 umfasst weiterhin ein Montageglied 56,
das an dem Körper
eines Hydraulikstößels (nicht
gezeigt) oder ähnlichem
befestigt werden kann, sodass der Stößel eine erforderliche Kraft
auf das Antriebsglied 40 ausüben kann. Es kann auch eine
Stützplatte 60 vorgesehen
werden, um die Verteilung und Übertragung
der Kraft zwischen dem Stößel und
dem Antriebsglied 40 zu unterstützen.
-
3a bis 3d zeigen
ein Verfahren, in dem die Vorrichtung 20 verwendet wird.
In 3a sind der Einfachheit halber nur der Dorn 24 und
die Führungsstange 24 gezeigt, wobei
die Vorrichtung 20 in einer Hydroform 75 installiert
ist. In die Form 75 wurde ein Glied 77 für eine Hydroformung
geladen. Außerdem
wurde die Form 75 mit Wasser 79 mit einem niedrigen
Druck gefüllt.
-
In 3a ist
der Dorn 24 in einer zurückgezogenen Position angeordnet,
an der die Schneide bündig
mit der Oberfläche
des Glieds 77 ist. Die Führungsstange 32 ist
dabei derart angeordnet, dass ein kleiner Zwischenraum 81 zwischen
dem Glied 77 und der Endfläche der Führungsstange 32 vorgesehen ist.
-
In 3b wurde
das Wasser 79 unter Druck gesetzt, um die Hydroformung
des Glieds 77 durchzuführen.
Wie gezeigt, wurde ein Teil des Glieds 77 durch die Hydroformung
nach außen
gezogen, um den Zwischenraum 81 zu füllen. Dadurch wird ein negatives
Lochen des Glieds 77 in diesem Bereich bewerkstelligt.
-
Indem
ein negatives Lochen vor dem eigentlichen Lochen durchgeführt wird,
kann die für
das eigentliche Lochen erforderliche Kraft reduziert werden, sodass
ein kleinerer Hydraulikstößel oder ähnliches
verwendet werden kann.
-
In 3c wird
der Dorn 24 in das Glied 77 gedrückt, während das
Wasser 79 unter Druck gesetzt wird, um das Lochen durchzuführen. In 3d wird
der Dorn 24 nach dem Lochen zurückgezogen und wird der Druck
des Wassers 79 herabgesetzt.
-
In
dem Verfahren von 3a bis 3d wird
nur ein teilweises Lochen durchgeführt, bei dem das für die Ausbildung
der Öffnung
zu entfernende Material, das gewöhnlich
als Butzen bezeichnet wird, in dem Glied 77 gehalten wird
und erst in einem folgenden Verarbeitungsschritt entfernt wird,
damit kein loser Butzen in dem Glied 77 oder in der Hydroform 75 zurückbleibt.
-
Ein
teilweises Lochen kann bewerkstelligt werden, indem die Eindringtiefe
des Dorns 24 in das Glied 77 und/oder der Aufbau
der Schneideflächen des
Dorns 24 entsprechen gewählt werden.
-
Dabei
können
die Schneideflächen
des Dorns 24 einen oder mehrere Bereiche umfassen, die
relativ zu den anderen Bereichen der Schneideflächen vertieft sind, sodass
die vertieften Schneidbereiche das Glied 77 nicht vollständig durchschneiden,
sondern nur einen geschwächten
Bereich bilden, sodass der Butzen an seiner Position gehalten wird,
bis er durch das Durchtrennen der geschwächten Bereiche in einem folgenden
Herstellungsschritt entfernt wird. Das folgende Entfernen des Butzens kann
einfach bewerkstelligt werden, indem mit einem Dorn oder Stößel gegen
denselben gedrückt
wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein teilweises Lochen
beschränkt. 4a und 4b zeigen äquivalente
Verfahrensschritte zu den oben mit Bezug auf 3a und 3d beschriebenen,
wobei in diesem Fall ein vollständiges
Lochen durchgeführt
wird und der dabei frei gesetzte Butzen 84 in das Innere
des Glieds 77 gedrückt
wird.
-
5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Lochvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei identische Komponenten wie in der Vorrichtung 20 durch
gleiche Bezugszeichen angegeben werden. In dieser Ausführungsform
wird eine kreisrunde Öffnung
durch die Vorrichtung 100 ausgebildet, wobei der Schneideteil
des Dorns 24, die Führungsbohrung 28 und
die Haltestange 32 kreisrund sind. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform
das Antriebsglied 40 einstückig mit dem Dorn 24 ausgebildet.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konfigurationen der Vorrichtungen 20 und 100 beschränkt, sondern
kann durch verschiedene andere Konfigurationen realisiert werden
und/oder für
verschiedene andere Anwendungen verwendet werden.
-
Aus
der vorstehenden Beschreibung sollte deutlich geworden sein, dass
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Lochen angibt, die verwendet werden können, um Öffnungen in geformten Gliedern
auszubilden. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung für das Ausbilden
von Öffnungen
in hydrogeformten Gliedern geeignet. Die Lochvorrichtung der vorliegenden
Erfindung nimmt vorteilhafterweise ein relativ geringes Volumen
ein, sodass mehrere Lochvorrichtungen innerhalb von relativ kleinen
Volumen um eine Hydroform oder ähnliches
herum angeordnet werden können.
Die Vorrichtung und das Verfahren können verwendet werden, um ein
vollständiges
Lochen, bei dem der Butzen von dem geformten Glied entfernt wird,
oder ein teilweises Lochen, bei der Butzen an seiner Position gehalten
wird und in einer folgenden Herstellungsoperation entfernt wird,
durchzuführen.
Mit der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein negatives Lochen
während
des Hydroformungsprozesses vor dem eigentlichen Lochen durchgeführt werden.
Durch das negative Lochen wird die für das eigentliche Lochen erforderliche
Kraft reduziert, sodass ein kleinerer Hydraulikstößel oder ähnliches
verwendet werden kann. Dadurch können
Kosten gespart werden und kann eine größere Montagedichte von benachbarten
Lochvorrichtungen in einer Hydroform oder ähnlichem erzielt werden.
-
Die
oben beschriebenen Ausführungsformen sind
lediglich beispielhaft für
die vorliegende Erfindung, wobei verschiedene Änderungen und Modifikationen
an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen
werden können,
ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang
verlassen wird.