-
Die Erfindung betrifft eine Lochvorrichtung zum Ausbilden einer Öffnung in einem Hohlglied nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Hydroform mit einer derartigen Lochvorrichtung. Ein zugehöriges Verfahren wird beschrieben.
-
Stand der Technik mit Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 findet sich in der
US2006/0065030 A1 . Diese offenbart eine Vorrichtung zum Inder-Matrize-Hydrolochen umfassend einen Stempel mit einem ringförmigen Schermesser, das durch einen Hydraulikzylinder betätigt wird und in einem ringförmigen Matrizenknopf aufgenommen ist, der in einer der Matrizen montiert ist, die einen Matrizenhohlraum für das Hydroformen eines Teils bilden, sowie ein zentrales Stützelement, das in der Mitte des Stempels aufgenommen ist und die Wand des Teils innerhalb des Schermessers während des Hydroformens des Teils und auch während des Durchstechens des Teils mit dem Schermesser stützt.
-
-
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 und zuverlässige Lochvorrichtung anzugeben, die wenigstens einen Nachteil aus dem Stand der Technik beseitigen kann.
-
Die an die Erfindung gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
-
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.
-
Weiterhin umfasst das Antriebsglied zwei Arme, die ein im Wesentlichen U-förmiges Glied bilden, wobei das Halteglied zwei Antriebsdurchgänge zum Aufnehmen der zwei Arme des Antriebsglieds umfasst.
-
Die vorliegende Erfindung gibt eine Lochvorrichtung an, die verwendet werden kann, 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 kann 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 zum Lochen angibt, die verwendet werden kann, 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 hier beschriebene 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.
