DE102010008164A1 - Multipart stabilizer, has two stabilizer components material-conclusively coupled with each other by thermal joining and circulating joining seam, and stabilizer profile manufactured as tubing profile and/or profile made of full material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbindung einer Rohrstabilisatorhälfte an einen Aktuator mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und einen Rohrstabilisator mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9.The invention relates to a method for connecting a pipe stabilizer half to an actuator with the features of
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung geteilter Rohrstabilisatoren bekannt. Aus der
Die
Die
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der Prozess der Rohrendenbearbeitung gemäß der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Anbindung einer Rohrstabilisatorhälfte an einen Aktuator zur Verfügung zu stellen, mit dem es möglich ist, produktionssicher und kostengünstig eine hochfeste Anbindung zu realisieren. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen geteilten Rohrstabilisator zur Verfügung zu stellen, der in einem Anbindungsbereich eine kostengünstig herstellbare hochfeste Verbindung aufweist.It is therefore an object of the present invention to provide a method for connecting a tube stabilizer half to an actuator, with which it is possible to realize a high-strength connection in a production-reliable and cost-effective manner. A further object of the invention is to provide a split tube stabilizer which has a high-strength connection which can be produced cost-effectively in a connection region.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The aforementioned object is achieved by a method having the features of
Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Rohrstabilisator mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 13 gelöst.The objective part of the object is achieved with a pipe stabilizer with the features according to claim 13.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.Advantageous developments of the present invention are part of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anbindung einer Rohrstabilisatorhälfte an einen Aktuator umfasst folgende Verfahrensschritte:
- – Bereitstellen eines Rohres;
- – Aufstauchen eines Rohrendes der Rohrstabilisatorhälfte, bei einem wesentlichen konstanten Außendurchmesser und sich verringernden Innendurchmesser,
- – Aufwerten des gestauchten Rohrendes auf ein Endmaß in einem oder mehreren Aufweitvorgängen;
- – Biegen der Rohrstabilisatorhälfte in eine für die Rohrstabilisatorhälfte vorgegebene Form;
- – stoffschlüssiges Verbinden des aufgestauchten und aufgeweiteten Rohrendes mit einem Anbindungsbereich des Aktuators.
- - Providing a pipe;
- - upsetting a tube end of the tube stabilizer half, with a substantially constant outer diameter and decreasing inner diameter,
- - upgrading the compressed pipe end to a final dimension in one or more expansion operations;
- Bending the tube stabilizer half into a predetermined shape for the tube stabilizer half;
- - Bonded connection of the upset and flared pipe end with a connection region of the actuator.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden insbesondere die Vorteile erreicht, dass die Anbindung besonders produktionssicher und kostengünstig hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Anbindung durch den erfindungsgemäßem Verfahrensprozess flexibel gestaltet wenden kann, in der Form, dass durch einfachen Werkzeugwechsel verschiedene Aufweitendmaße erreicht werden können.By the method according to the invention, in particular, the advantages are achieved that the connection can be made particularly reliable and cost-effective. Another advantage is that the connection can be designed flexibly by the inventive process process, in the form that various expansion dimensions can be achieved by simple tool change.
Ein weiterer sich ergebener Vorteil ist, dass durch das getrennte Stauchen und Aufweiten des Rohrendes sowie das Aufwerten in mehreren Aufweitvorgängen der Materialfluss und die daraus resultierenden Spannungen innerhalb des Rohrendes gezielt gesteuert werden können. Aufwändigen Nachbearbeitungen oder aber auch Korrekturprozesse während des Verfahrens entfallen damit nahezu gänzlich. Dies wirkt sich wiederum vorteilig auf die Produktionssicherheit und auch auf die zu erwartenden Produktionskosten aus.A further advantage is that the material flow and the resulting stresses within the pipe end can be controlled in a targeted manner by the separate upsetting and widening of the pipe end as well as the revaluation in several widening processes. Elaborate reworking or even correction processes during the process are thus almost completely eliminated. This in turn has an advantageous effect on production safety and also on the expected production costs.
Das Aufweiten des gestauchten Rohrendes erfolgt im Rahmen der Erfindung auf das ein- bis dreifache des Ausgangsdurchmessers. Besonders bevorzugt wird das Rohrende auf das 1,7- bis 2,2-fache des Ausgangsdurchmessers aufgeweitet. Die Wandstärke des gestauchten und aufgeweiteten Rohrendes beträgt das ein- bis dreifache der Ausgangswandstärke des Rohres. Besonders bevorzugt beträgt die Wandstärke des gestauchten und aufgeweiteten Rohrendes das 1,3- bis 1,6-fache der Wandstärke des Rohres. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilige Möglichkeit das Rohrende durch thermisches Fügen mit dem Aktuator zu koppeln. Durch die gegenüber dem Ausgangszustand erhöhte Wandstärke erfolgt gerade unter Berücksichtigung einer Wärmeeinflusszone einer thermischen Fügenaht eine besonders gute stoffschlüssige Verbindung. The expansion of the compressed pipe end is carried out in the invention to one to three times the output diameter. Particularly preferably, the pipe end is expanded to 1.7 to 2.2 times the original diameter. The wall thickness of the compressed and expanded tube end is one to three times the output wall thickness of the tube. Particularly preferably, the wall thickness of the compressed and expanded tube end is 1.3 to 1.6 times the wall thickness of the tube. This results in a particularly advantageous possibility to couple the pipe end by thermal joining with the actuator. Due to the increased wall thickness compared to the initial state, a particularly good cohesive connection takes place, especially taking into account a heat-affected zone of a thermal joining seam.
Im Rahmen der Erfindung erfolgt von dem gestauchten und aufgeweiteten Rohrende auf den restlichen Teil des Rohres ein harmonischer Übergang. Dies bedeutet, dass die entstehenden Biegeradien von einem aufgeweiteten Außendurchmesser auf einen Rohraußendurchmesser im Ausgangszustand einen geringen Wert aufweisen. Der Übergang erfolgt trichterförmig und/oder trompetenförmig. Die Übergangsradien werden dabei im Rahmen der Erfindung so gewählt, dass sie dem drei- bis zehnfachen der Wandstärke des Rohres im Ausgangszustand entsprechen. Im Rahmen der Erfindung wird der Übergang zwischen gestauchten und aufgeweiteten Außendurchmesser und Außendurchmesser des Rohres bevorzugt kegelförmig ausgebildet. Die Übergangsradien weisen bevorzugt einen Kegelwinkel zwischen 15 und 25 Grad, besonders bevorzugt zwischen 19 und 21 Grad auf.In the context of the invention, a smooth transition takes place from the compressed and widened pipe end to the remaining part of the pipe. This means that the resulting bending radii have a low value from an expanded outer diameter to a pipe outer diameter in the initial state. The transition is funnel-shaped and / or trumpet-shaped. The transition radii are chosen within the scope of the invention so that they correspond to three to ten times the wall thickness of the tube in the initial state. In the context of the invention, the transition between compressed and expanded outer diameter and outer diameter of the tube is preferably formed cone-shaped. The transition radii preferably have a cone angle between 15 and 25 degrees, particularly preferably between 19 and 21 degrees.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Rohrstabilisatorhälfte und/oder der Aktuator wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung kann dabei während, zwischen oder nach den einzelnen Verfahrensschritten durchgeführt wenden. Unter einer Wärmebehandlung ist im Rahmen der Erfindung eine Wärmebehandlung zu verstehen, die beispielsweise alle Bauteile durch Einbringen der Bauteile in einen Wärmebehandlungsofen umfasst. Die Wärmebehandlung kann im Rahmen der Erfindung aber auch nur partiell stattfinden, so dass beispielsweise nur das Rohrende wärmebehandelt wird.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the tube stabilizer half and / or the actuator are heat-treated. The heat treatment can be carried out during, between or after the individual process steps. In the context of the invention, a heat treatment is to be understood as meaning a heat treatment which comprises, for example, all components by introducing the components into a heat treatment furnace. The heat treatment can also take place only partially within the scope of the invention, so that, for example, only the tube end is heat-treated.
Unter einer Wärmebehandlung ist im Rahmen der Erfindung ein Glühen, ein Weichglühen, ein Anlassen oder aber auch Härten zu verstehen. Die Notwendigkeit und auch die Wahl der verschiedenen Wärmebehandlungsmöglichkeiten sind abhängig von der zu erwartenden Belastbarkeit der Anbindung sowie von den eingesetzten Materialen. Beispielsweise ist die Wärmebehandlungsmöglichkeit des Aktuators durch Einsatz verschiedener Elektronikkomponenten eingeschränkt. Auch eine Erwärmung durch Induktionen ist im Rahmen der Erfindung vorstellbar.In the context of the invention, a heat treatment is to be understood to mean annealing, annealing, tempering or even hardening. The necessity and also the choice of the different heat treatment options depend on the expected load capacity of the connection as well as on the materials used. For example, the heat treatment capability of the actuator is limited by the use of various electronic components. Heating by induction is also conceivable within the scope of the invention.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Rohrende im erwärmten Zustand gestaucht Weiterhin wird im Rahmen der Erfindung bevorzugt das Rohrende im erwärmten Zustand aufgeweitet. Durch die Umformung des Rohrendes im jeweils erwärmten Zustand verringern sich die einzusetzenden Umformkräfte und auch die auftretenden Spannungen innerhalb des jeweiligen umgeformten Bauteilabschnittes sowie in den daran angrenzenden Abschnitten. Diese beiden Punkte wirken sich dabei wieder besonders positiv auf die Produktionssicherheit sowie die Produktionskosten aus, beispielsweise werden durch geringere Umformkräfte kleinere und somit kostengünstigere Werkzeugmaschinen benötigt. Die gezielte Erlangung eines benötigten Werkstoffgefüges im Anbindungsbereich bringt keine aufwändigen Nachbearbeitungsmaßnahmen mit sich, was sich ebenfalls kostengünstig auf den gesamten Produktionsprozess auswirkt.In a further preferred embodiment, the tube end is compressed in the heated state. Furthermore, in the context of the invention, the tube end is preferably widened in the heated state. As a result of the deformation of the pipe end in the respective heated state, the forming forces to be used and also the stresses occurring within the respective formed component section and in the sections adjacent thereto are reduced. These two points have a particularly positive effect on production safety and production costs. For example, smaller and thus less expensive machine tools are required due to lower forming forces. The targeted acquisition of a required material structure in the connection area does not entail any costly post-processing measures, which also has a cost-effective effect on the entire production process.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Rohrende und/oder der Anbindungsbereich des Aktuators durch Verfestigungsstrahlen behandelt. Das Verfestigungsstrahlen induziert dabei Druckeigenspannungen in der Randschicht des Rohrendes oder aber des Anbindungsbereiches des Aktuators. Weiterhin verändert das Verfestigungsstrahlen die Oberflächentopografie sowie das Gefüge in der Randschicht und steigert ebenfalls die Härte in der Randschicht. Vorzugsweise wird das Rohrende auch von innen durch Verfestigungsstrahlen behandelt. All diese Punkte wirken sich besonders vorteilig auf die hohe Festigkeit und somit auf ein hohes mögliches zu übertragendes Drehmoment des Anbindungsbereiches aus. Ebenfalls wirkt sich das Verfestigungsstrahlen besonders vorteilig auf den thermischen Fügevorgang aus. Die Oberflächentopografien in den Anbindungsbereichen werden durch das Verfestigungsstrahlen optimal auf den thermischen Fügevorgang vorbereitet.In a further preferred embodiment, the pipe end and / or the connection region of the actuator is treated by solidification jets. The solidification blasting induces residual compressive stresses in the surface layer of the pipe end or the connection region of the actuator. Furthermore, the solidification blasting changes the surface topography as well as the microstructure in the surface layer and also increases the hardness in the surface layer. Preferably, the pipe end is also treated from the inside by solidification jets. All these points have a particularly advantageous effect on the high strength and thus on a high possible torque to be transmitted of the connection region. Likewise, solidification blasting has a particularly advantageous effect on the thermal joining process. The surface topographies in the attachment areas are optimally prepared for the thermal joining process by solidification blasting.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Rohrstabilisatorhälfte umformtechnisch bearbeitet und mit über ihre Länge verteilten unterschiedlichen Querschnittsabschnitten versehen. Unter unterschiedlichen Querschnittsabschnitten sind im Rahmen der Erfindung Abschnitte auf der Rohrstabilisatorhälfte zu verstehen, die in ihren Querschnitten verschieden sind. Die Unterschiede können dabei in der Größe von Innen- und Außendurchmesser, im Verhältnis von Innen- zu Außendurchmesser und/oder aber auch in unterschiedlicher Wanddicke realisiert werden. Das umformtechnische Bearbeiten der Rohrstabilisatorhälfte kann im Rahmen der Erfindung dabei vor, während, zwischen oder nach den einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahren zur Anbindung der Rohrstabilisatorhälfte an den Aktuator durchgeführt werden. Gerade im Bezug auf die einfache Produzierbarkeit ist es vom besonderen Vorteil, das umformtechnische Bearbeiten zwischen oder nach dem Verfahren durchzuführen.In a particularly preferred embodiment, the tube stabilizer half is processed by forming technology and provided with distributed over its length different cross-sectional portions. In the context of the invention, different cross-sectional sections are to be understood as meaning sections on the tube stabilizer half which differ in their cross-sections. The differences can be realized in the size of inner and outer diameter, in the ratio of inner to outer diameter and / or but also in different wall thickness. In the context of the invention, the forming process of the tube stabilizer half can take place before, during, between or after the individual process steps of the method according to the invention for binding the Rohrstabilisatorhälfte be performed on the actuator. Especially in terms of ease of production, it is of particular advantage to perform the forming process between or after the process.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Rohrstabilisatorhälfte und/oder der Anbindungsbereich beschichtet. Die Beschichtung wirkt sich dabei besonders vorteilig auf die Langlebigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Rohrstabilisators aus.In a further preferred embodiment, the tube stabilizer half and / or the connection region are coated. The coating has a particularly advantageous effect on the longevity of the pipe stabilizer produced according to the invention.
Die gegenständliche Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Rohrstabilisator, wobei der Rohrstabilisator zwei Rohrstabilisatorhälften aufweist, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren an einen Aktuator gekoppelt sind, gelöst. Der erfindungsgemäße Rohrstabilisator weist somit mindestens zwei Rohrstabilisatorhälften auf, die jeweils an ihren Rohrenden bearbeitet wurden und an einen jeweiligen Anbindungsbereich eines Stellaktuators gekoppelt wurden.The objective object is achieved according to the invention with a tube stabilizer, wherein the tube stabilizer has two tube stabilizer halves, which are coupled to an actuator according to the invention, solved. The tube stabilizer according to the invention thus has at least two tube stabilizer halves, which were each machined at their tube ends and coupled to a respective connection region of a Stellaktuators.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, eine bevorzugte Ausführungsform anhand der schematischen Zeichnungen. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features and characteristics of the present invention will become apparent from the following description, a preferred embodiment with reference to the schematic drawings. These are for easy understanding of the invention. Show it:
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichende Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar parts, with corresponding or comparative advantages being achieved, even if a repeated description is omitted for reasons of simplification.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Rohrende
In der hier gezeigten Ausführungsvariante entspricht die Endwandstärke WE im Wesentlichen der Wandstärke WA des Ausgangszustandes. Der Rohrendbereich
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rohrpipe
- 22
- Rohrendepipe end
- 33
- QuerschnittsflächeCross sectional area
- 44
- Rohrendbereichpipe end
- 55
- Rohrrichtungpipe direction
- 66
- Rohrstabilisatortubular stabilizer
- 77
- RohrstabilisatorhälfteTubular stabilizer half
- 88th
- Aktuatoractuator
- 99
- Anbindungsbereichconnecting region
- 1010
- stoffschlüssige Verbindungcohesive connection
- 1111
- kegelförmiger Abschnittcone-shaped section
- αα
- Winkelangle
- D1D1
- Außendurchmesser AusgangszustandOuter diameter initial state
- D2D2
- Innendurchmesser AusgangszustandInner diameter initial state
- D3D3
- verringerter Innendurchmesserreduced inside diameter
- D4D4
- AufweitaußendurchmesserAufweitaußendurchmesser
- D5D5
- AufweitinnendurchmesserAufweitinnendurchmesser
- D6D6
- Endaußendurchmesserend outer diameter
- D7D7
- EndinnendurchmesserEndinnendurchmesser
- WDWD
- verdickte Wandstärkethickened wall thickness
- WAWA
- Wandstärke AusgangszustandWall thickness initial state
- WWWW
- Wandstärker AufweitvorgangWall thickness expansion process
- WEWE
- Endwandstärkefinal wall
- RR
- Radiusradius
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |