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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen
hohlen Bauteils mit einem seitlich abragenden Anlagebauteil.
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Derartige
Bauteile mit seitlich abragenden Anlagebauteilen sind aus der
DE 196 18 626 C2 bekannt.
Das dortige, längliche
hohle Bauteil dient als Träger
eines Kraftfahrzeugs, der über
seine Erstreckung hinweg mit verschiedenartigen Anlagebauteilen
gefügt
ist, die von dem Träger
seitlich abragen. Die Anlagebauteile werden hier als Halter für Anbauteile
verwandt, welche beispielsweise eine Längssäule, eine Instrumententafel,
eine Tunnelstrebe, Halter für
eine Heizung, für
einen Airbag-Sensor und für
einen Knieschutz umfassen. Die Anlagebauteile werden in einem Innenhochdruckumformwerkzeug durch
Aufweiten des länglichen
hohlen Bauteils mittels eines fluidischen Innenhochdruckes formschlüssig umgriffen
und dabei mit dem hohlen Bauteil fest verbunden. Hierbei ist der
Herstellungsaufwand relativ groß,
da einerseits das längliche
hohle Bauteil und die Anlagebauteile zuerst separat hergestellt
werden müssen,
wonach sie in zeitaufwendiger Weise andererseits im Innenhochdruckumformwerkzeug
angeordnet werden müssen,
um den Verbindungsvorgang abfolgen lassen zu können. Des Weiteren genügt zwar
die bekannte Verbindungstechnik für den Anwendungszweck des hohlen
Bauteils und deren Anlagebauteile in Form von Haltern innerhalb
der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, jedoch versagt die Verbindungstechnik
dort, wo das hohle Bauteil mit dem seitlich abragenden Anlagebauteil
in Bereichen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, die hohen mechanischen
und thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Hierbei können sich
die Anlagebauteile ohne weiteres in unerwünschter Weise verformen oder
sogar abbrechen.
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Des
Weiteren ist aus der
US
6,263,720 B1 ein Verfahren zur Herstellung von flügelförmigen Werkstücken entnehmbar.
Bei diesem Verfahren wird unter anderem an einem hohlen Bauteil
eine – in Längsrichtung
gesehen – seitlich
versetzte Anlagefläche
durch Biegung angebracht, welche anschließend gelocht wird.
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Weiterhin
ist in der WO 00/48762 A1 ein Verfahren zum Verformen eines dünnwandigen
Metallrohres beschrieben, das nach einem Biegevorgang durch Hydroformen
aufgeweitet wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen,
mit dem die Herstellung eines länglichen
hohlen Bauteils mit seitlich abragendem Anlagebauteil mit relativ
geringem Aufwand ermöglicht
wird.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Dank
der erfindungsgemäßen Biegetechnik wird
aus dem länglichen
hohen Bauteil heraus das Anlagebauteil ausgebildet. Dazu entfällt jeglicher
Fügeaufwand,
so dass die Herstellung des Bauteils mit dem Anlagebauteil in einfacher
und zusätzlich
bauteilsparender Weise erreicht wird. Da keine separaten Herstellungsabläufe bzgl.
des hohlen Bauteils und des Anlagebau teils stattfinden, die jeweils
Fertigungstoleranz behaftet sind, und sich daher keine Fertigungstoleranzen
bei einem Zusammenbau addieren, besitzt das erfindungsgemäß hergestellte, hohle
Bauteil mit dem Anlagebauteil immer die gleiche Fertigungstoleranz,
wodurch aufgrund der erzielten, präzisen Bauteilabmessungen der
Zusammenbau des hohlen Bauteils mit dem Anlagebauteil mit weiteren
Bauteilen wesentlich erleichtert, wenn nicht sogar automatisierbar
wird. Durch das Fehlen von Fügenähten und
der Ausbildung des Anlagebauteils aus dem an sich schon steifen,
länglichen
hohlen Bauteil, ist das hohle Bauteil mit dem Anlagebauteil sehr
biegesteif und widerstandsfähig
auch gegenüber
hohen mechanischen und thermischen Belastungen, wodurch die Bruchgefahr
zwischen Anlagebauteil und dem länglichen
hohlen Bauteil äußerst gering ist.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch
2 werden zur Herstellung des länglichen
Bauteils zwei in Reihe geordnete Hohlprofile verwandt, deren zugewandte
Enden bzgl. einer gedachten Querachse zur Längsmittenachse der Hohlprofile
spiegelverkehrt um die Horizontalachse lagegleich nach oben oder
unten gebogen und dann in gleicher Richtung abgewinkelt werden,
wobei die beiden Hohlprofile an ihren abgewinkelten Enden miteinander
zu dem hohlen Bauteil verbunden, vorzugsweise verschweißt werden.
Hierdurch wird der Biegevorgang zur Herstellung des hohlen Bauteils
mit seinem abragenden Anlagebauteil wesentlich vereinfacht, da nur
ein Ende jedes Hohlprofils gebogen wird und zur Ausbildung des Anlagebauteils
dient. Aufgrund dessen, dass die abgewinkelten Enden der Hohlprofile
unmittelbar aneinandergrenzen, wird die Herstellung besonders großer Anlageflächen des
Anlagebauteils ermöglicht.
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In
einer weiteren, ebenfalls besonders bevorzugten Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
nach Anspruch 3 wird ein Teilabschnitt des gebogenen Abschnitts
um eine weitere, zur Horizontalachse in Höhenrichtung beabstandete Parallelachse
um etwa 90° nach
vorne – parallel
zur Mittenlängsachse
des hohlen Bauteils verlaufend – gebogen.
Der Teilabschnitt wird spiegelbildlich zu den vorangegangenen Biegevorgängen so
weitergebogen, bis ein Endabschnitt des Teilabschnitts mit dem ungebogenen
restlichen Bauteil fluchtet. Durch diese Verfahrensvariante wird
ebenfalls eine große
Anlagefläche
des Anlagebauteils geschaffen, jedoch unter Vermeidung jeglichen
Fügebedarfs
zwischen Hohlprofilen gemäß der vorangegangenen
Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2.
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In
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch
4 wird der gebogene Abschnitt in eine Horizontalebene abgewinkelt.
Hierdurch wird eine sichere Auflage für Anbauteile oder Befestigungselemente
sowie für
das längliche
hohle Bauteil selbst auf angrenzenden Bauteilen geschaffen, was
ein Abrutschen der aneinander anzuordnenden Bauteile weitestgehend
verhindert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der
gebogene Abschnitt im Bereich seiner Abwinklung abgeplattet. Hierdurch
wird eine ebene Anlagefläche
geschaffen, die für
einen besseren Halt von Anbauteilen an dem Anlagebauteil bzw. dem
länglichen
hohlen Bauteil sowie des Anlagebauteils an anderen Anbauteilen oder
Trägern sorgt.
Aufgrund der Ebenheit der Anlagefläche kann zudem das Anlagebauteil
mit anderen Anbauteilen einfacher und sicherer sowie beständiger verbunden werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Weitergestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
nach Anspruch 6 wird der gebogene Abschnitt im Bereich seiner Abwinklung
gelocht. Durch die Lochung wird das Anlagebauteil zu einer Aufnahme
ausgebildet, an der in einfacher Weise die Anbauteile mit den üblichen Be festigungselementen
am Anlagebauteil festgelegt werden können. Des Weiteren kann die
Aufnahme als Einhängeöse fungieren,
in die entsprechend ausgebildete Anbauteile einhaken können.
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In
einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
nach Anspruch 7 wird die Abplattung an seinem parallel zum hohlen
Bauteil liegenden Rand im rechten Winkel nach unten gebogen. Dies
verleiht dem Anlagebauteil eine deutlich erhöhte Steifigkeit. Des Weiteren
kann das längliche hohle
Bauteil durch die auf diese Weise hakenförmige Ausbildung des Anlagebauteils
in einfacher Weise an anderen Bauteilen angehängt werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch
8 wird nach der Biegeumformung das hohle Bauteil in einem Innenhochdruckumformwerkzeug
mittels eines fluidischen Innenhochdrucks aufgeweitet. Durch die
Aufweitung werden nicht nur bei dem Biegevorgang entstehende unansehnliche
Falten und Aufstauchungen ausgeglichen und geglättet, sondern dem hohlen Bauteil
und dem abragenden Anlagebauteil wird in den gebogenen Bereichen
wieder eine nahezu rohrförmige
Gestalt gegeben, natürlich
mit Ausnahme des abgeplatteten Bereiches. Durch die rohrförmige Formgebung wird
dem Anlagebauteil und somit auch dem länglichen hohlen Bauteil eine
extrem hohe Biege- und Torsionssteifigkeit verliehen.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele
näher erläutert; dabei
zeigt.
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1 in
einer perspektivischen Ansicht ausschnittsweise ein erfindungsgemäß hergestelltes, hohles
Bauteil mit einem seitlich abragenden Anlagebauteil, bestehend aus
zwei in Reihe geordneten und miteinander verbundenen Hohlprofilen,
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2 in
einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Biegeform
eines länglichen
hohlen Bauteils, welches an einer Stelle um eine die Mittenlängsachse
des hohlen Bauteils in einem Winkel von etwa 45° schneidende Horizontalachse
um einen Winkel von etwa 90° nach
oben gebogen ist,
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3 in
einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Biegeform
des länglichen
hohlen Bauteils nach einer sich an die Biegung gemäß 2 anschließenden zweiten
Biegephase,
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4 in
einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgemäß gebogenes, längliches
hohles Bauteil in einer Biegeform, die aus einem Biegevorgang des
gebogenen hohlen Bauteils aus 3 resultiert,
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5 in
einer perspektivischen Ansicht das längliche hohle Bauteil aus 4 nach
einem weiteren erfindungsgemäßen Biegevorgang
unter Ausbildung des Anlagebauteils,
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6 das
hohle Bauteil mit seitlich abragendem Anlagebauteil aus 5 nach
Abplatten und Lochen des erfindungsgemäß erzeugten Anlagebauteils.
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In 1 ist
ein längliches
hohles Bauteil 1 dargestellt, welches sich aus zwei in
Reihe geordneten Hohlprofilen 2 und 3 zusammensetzt.
Die einander zugewandten Enden 4 und 5 der Hohlprofile 2 und 3 sind
bzgl. einer gedachten Querachse 6 zur Längsmittenachse 7 der
Hohlprofile 2 und 3 spiegelverkehrt um eine Horizontalachse 8 lagegleich
um einen Winkel von etwa 90° nach
oben gebogen, welche die Mittenlängsachse 7 in
einem Winkel von etwa 45° schneidet.
Die nach oben gebogenen, die Enden 4 und 5 jeweils
beinhaltenden Abschnitte 9 der Hohlprofile 2 und 3 sind
derart gebogen, dass die gebogenen Abschnitte 9, bezogen
auf die Längserstreckung des
restlichen Bauteils 1, seitlich überstehen. Der seitliche Überstand 10 des
gebogenen Abschnittes 9 ist nach einem Höhenversatz
zum restlichen Bauteil 1 um 90° in eine Horizontalebene abgewinkelt.
Die Abwinklung der beiden gebogenen Abschnitte 9 weist
in die gleiche Richtung. Im Bereich dieser Abwinklung ist der gebogene
Abschnitt 9 jeweils abgeplattet, wobei die Abplattung an
ihrem parallel zum hohlen Bauteil 1 liegenden Rand 11 im
rechten Winkel nach unten gebogen ist. Der gebogene Abschnitt 9 ist
im Bereich seiner abgeplatteten Abwinklung un ter Bildung eines Durchzuges 12 gelocht.
Die durch vorzugsweise Stanzen erfolgende Lochung kann beispielsweise
dann erfolgen, wenn die beiden Hohlprofile 2 und 3 an
ihren Enden 4 und 5 miteinander, vorzugsweise
durch Schweißen,
verbunden worden sind. Es ist jedoch auch denkbar, dies vor der
Verbindung der beiden Hohlprofile 2 und 3 abfolgen
zu lassen, wobei an jedem Ende 4 und 5 jeweils
ein Halbloch auszubilden ist. Der gebogene, abgewinkelte, abgeplattete
und gelochte Abschnitt 9 bildet das seitlich abragende
Anlagebauteil, das beispielsweise im Kraftfahrzeugbau als Federbeinaufnahme
verwendet werden kann.
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In
den 2 bis 6 ist fortlaufend jeweils eine
Stufe des Herstellungsfortschritts einer Variante eines erfindungsgemäß hergestellten,
länglichen hohlen
Bauteils 13 mit einem seitlich abragenden Anlagebauteil 14 dargestellt.
Das einstückige,
mit einem kreiszylindrischen Querschnitt versehene, längliche hohle
Bauteil 13 wird gemäß 2 an
einer Stelle um eine, die Mittenlängsachse 15 des hohlen
Bauteils 13 in einem Winkel von etwa 45° schneidende Horizontalachse 16 um
einen Winkel von etwa 90° nach
oben gebogen, wobei der gebogene Abschnitt, bezogen auf die Längserstreckung
des restlichen Bauteils 13, seitlich übersteht. Danach wird der seitliche Überstand 18 des
gebogenen Abschnittes 17 nach einem Höhenversatz zum restlichen Bauteil 13 zur
Bildung des Anlagebauteils 14 derart abgewinkelt, dass
ein, vom seitlichen Überstand 18 umfasster Teilabschnitt 19 des
gebogenen Abschnitts 17 um eine weitere, zur Horizontalachse 16 in
Höhenrichtung
beabstandete Parallelachse 20 um etwa 90° nach vorne
gebogen, so dass der Teilabschnitt 19 parallel zur Mittenlängsachse 15 des
hohlen Bauteils 13 verläuft
(3). Gemäß 4 wird
nun der Teilabschnitt 19 spiegelbildlich zu dem vorangegangenen Biegevorgang
weitergebogen. Hierzu wird der Teilabschnitt 19 nämlich um
eine zur Parallelachse 20 auf gleicher Höhe, je doch
unter einem Winkel von etwa 90° zu
dieser liegende, ebenfalls horizontale Achse 21 um etwa
90° nach
unten und zurück
gebogen, so dass das freie Ende 22 des Teilabschnitts 19 in
etwa in Querrichtung zur Längserstreckung
des ungebogenen Teils des Bauteils 13 weist.
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Schließlich wird
nach 5 der umgebogene Teilabschnitt 19 um
eine zur horizontalen Achse 21 parallelen Achse 23 gebogen,
die in Höhenrichtung
nach unten von dieser, entsprechend der Relativlage der Horizontalachse 16,
zur Parallelachse 20 beabstandet ist, um zumindest 90° nach vorne
gebogen, so dass ein Endabschnitt 24 des Teilabschnitts 19 mit
dem ungebogenen, restlichen Bauteil 13 fluchtet. Danach
wird der parallel zum restlichen Bauteil 13 liegende Bereich 25 des
Teilabschnitts 19 abgeplattet und die Abplattung daraufhin
mittels Stanzen mit einem Loch 26 versehen, das auch ein
Durchzug sein kann.
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Abschließend wird
das so ausgebildete, hohle Bauteil 13 in ein Innenhochdruckumformwerkzeug eingelegt,
indem es einem fluidischen Innenhochdruck ausgesetzt ist. Hierbei
weitet sich nicht nur der ungebogen gebliebene Bereich des Bauteils 13 und der
Endabschnitt 24 des Teilabschnitts 19 auf, sondern
zu einem gewissen Ausmaß die
vom ungebogen gebliebenen Bereich des Bauteils 13 und vom Teilabschnitt 19 rechtwinklig
nach oben abstehenden Bereiche 27 des Bauteils 13.
Hierdurch erhalten die beim Biegen relativ stark geknautschten,
vertikalen Bereiche 27 in grober Näherung wieder den Kreisquerschnitt
des ungebogenen Bauteils 13 und bilden dadurch sehr biegesteife
Holme. Die genannten holmenartigen, vertikalen Bereiche 27 und
der abgeplattete Bereich 25 des Teilabschnitts 19 bilden
gemeinsam das Anlagebauteil 14. Im Übrigen ist es auch bei dem
Ausführungsbeispiel
nach 1 durchaus denkbar, die beiden Hohlprofile 2 und 3 mittels
fluidischem Innenhochdruck aufzuweiten, wodurch die gebogenen Abschnitte 9,
analog zu den vertikalen Bereichen 27 des vorgenannten
Ausführungsbeispiels,
eine säulenförmige Gestalt
erhalten, welche eine besondere Biege- und Torsionssteifigkeit bietet. Das
erfindungsgemäße Verfahren
beschränkt
sich in seiner Anwendbarkeit nicht auf den Kraftfahrzeugbau, sondern
ist überall
dort einsetzbar, wo längliche hohle
Bauteile mit seitlich abragenden Anlagebauteilen erforderlich sind.