DE19915383A1

DE19915383A1 - Hydroformverfahren

Info

Publication number: DE19915383A1
Application number: DE19915383A
Authority: DE
Inventors: Peter Amborn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: DE19915383B4

Abstract

Verfahren zum Hydroformen eines länglichen rohrartigen Strukturbauteils in einem Formgesenk, welches Strukturelement längs seiner Länge beabstandete Teile hat, die verschiedene Umfangsabmessungen haben, wobei ein erster der Teile eine erste Querschnittsform hat, die eine minimale Außenumfangsabmessung C¶1¶ bestimmt, und ein zweiter der Teile eine zweite Querschnittsform hat, die eine maximale Außenumfangsabmessung C¶2¶ bestimmt, welches Verfahren die Schritte enthält: DOLLAR A (i) Auswählen eines Vorläuferrohrs, das längs seiner Länge eine konstante Querschnittsform und konstante Außenquerschnittsabmessungen hat und eine Außenumfangsabmessung C¶0¶ hat, die größer oder gleich C¶1¶ ist, und von einer Querschnittsform ist, die innerhalb der ersten Querschnittsform angeordnet werden kann und Auswählen der Wanddicke S¶0¶ des Vorläuferrohrs, so daß sie in den Bereich S¶0¶ S¶1¶ und S¶0¶ >= S¶2¶ fällt, wobei S¶1¶ die mittlere Wanddicke des ersten Teils ist und S¶2¶ die mittlere Wanddicke des zweiten Teils ist, und DOLLAR A (ii) Anordnen des Vorläuferrohrs in dem Formgesenk und Hydroformen des Vorläuferrohrs, um das rohrartige Strukturbauteil herzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydroformverfahren, insbesondere, aber nicht ausschließlich zur Ausbildung von rohrartigen Strukturelementen, wie sie zum Beispiel bei der Herstellung von Motorfahrzeugen verwendet werden.

Hydroformen von rohrartigen Komponenten wird üblicherweise durch Anordnen eines rohrartigen Rohlings innerhalb eines Formgesenks, das einen Formhohl raum der gewünschten Form enthält, und Zuführen eines Hydraulikfluids unter Druck ins Innere des rohrartigen Rohlings erzielt, um zu veranlassen, daß sich der Rohling aufweitet und sich das Material, das die Wände des Rohlings bildet, aus dehnt und in Kontakt mit dem Formhohlraum fließt und dadurch in die gewünschte Form geformt wird.

Zusätzlich ist es bekannt, entgegengesetzte axiale Enden des rohrartigen Roh lings zusammenzudrücken, um den Rohling unter axialem Druck gleichzeitig mit der Anwendung des Druckfluids anzuordnen. Dies veranlaßt das Material, axial zu fließen, und ermöglicht so, daß größere Querschnittsabmessungen erzielt werden.

Es ist daher zu verstehen, daß das Hydroformverfahren auf von den Ausdeh nungs- und Fließeigenschaften des Materials abhängt, aus dem der Rohling ge formt ist. Entsprechend kann man auf Schwierigkeiten stoßen, wenn ein struktu relles rohrartiges Element hergestellt wird, das eine komplexe oder stark asym metrische Querschnittsform hat, weil an bestimmten Umfangsstellen in dem rohr artigen Rohling nicht ausreichend Material verfügbar ist; dies kann zu Faltungen in dem fertiggestellten rohrartigen Strukturelement und/oder unerwünscht dünnen Wänden in bestimmten Bereichen führen.

Auf ähnliche Schwierigkeiten kann man zusätzlich stoßen, wenn rohrartige Struk turelemente hergestellt werden, die nicht von konstanter Querschnittsform und -größe längs ihrer Länge sind, sondern statt dessen axial beabstandete Teile ha ben, die unterschiedlich große Querschnittsformen haben.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Hydro formen eines länglichen rohrartigen Strukturelements in einem Formgesenk ge schaffen, welches Strukturelement längs seiner Länge beabstandete Teile hat, die verschiedene Umfangsabmessungen haben, wobei ein erster der Teile eine erste Querschnittsform hat, die eine minimale Außenumfangsabmessung C₁ bestimmt, und ein zweiter der Teile eine zweite der Querschnittsform hat, die eine maximale Außenumfangsabmessung C₂ bestimmt, welches Verfahren die Schritte enthält:
(i) Auswählen eines Vorläuferrohrs, das längs seiner Länge eine konstante Quer schnittsform und konstante Außenquerschnittsabmessung hat und eine Außen umfangsabmessung C₀ hat, die größer oder gleich C₁ ist, und von einer Quer schnittsform ist, die innerhalb der ersten Querschnittsform angeordnet werden kann, und Auswählen der Wanddicke S₀ des Vorläuferrohrs, so daß sie in den Bereich S₀ ≦ S₁ und S₀ ≧ S₂ fällt, wobei S₁ die mittlere Wanddicke des ersten Teils ist und S₂ die mittlere Wanddicke des zweiten Teils ist, und
(ii) Anordnen des Vorläuferrohrs in dem Formgesenk und Hydroformen des Vor läuferrohrs, um das rohrartige Strukturelement herzustellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein hydrogeform tes längliches Strukturelement geschaffen, das längs seiner Länge beabstandete Teile hat, welche verschiedene Umfangsabmessungen haben, wobei ein erster der Teile eine minimale Umfangsabmessung C₁ bestimmt und ein zweiter der Teile einen maximalen Umfang C₂ bestimmt, wobei die mittlere Wanddicke S₁ des ersten Teils größer als die mittlere Wanddicke S₂ des zweiten Teils ist.

Nun wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:

Fig. 1 eine schematische axiale Schnittansicht durch ein Hydroformgesenk ist, das ein Vorläuferrohr gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Hydroformen enthält,

Fig. 2 eine schematische axiale Schnittansicht durch ein längliches Strukturele ment ist, das von der Anordnung hergestellt wurde, die in der Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 3a eine Querschnittsansicht ist, die längs der Linie III-III in der Fig. 1 auf genommen wurde,

Fig. 3b eine Querschnittsansicht ähnlich zur Fig. 3b ist, die diagrammartig die Beziehung zwischen D₀ und dem Formhohlraum zeigt,

Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Vorläuferrohrs ist, das in der Fig. 3 gezeigt ist,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht ist, die längs der Linie V-V in der Fig. 2 aufge nommen wurde,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht ist, die längs der Linie VI-VI in der Fig. 2 aufge nommen wurde.

Unter Bezugnahme anfänglich auf die Fig. 2 ist dort ein längliches Strukturele ment 10 gezeigt, das erste, zweite und dritte Teile 50, 51 bzw. 52 hat. In dem ge zeigten Beispiel sind die ersten und dritten Teile 50, 52 von derselben Quer schnittsform und -abmessung längs ihrer Längen. Diese Teile bestimmen eine minimale Umfangsabmessung C₁.

Der Teil 51 ist von derselben oder unterschiedlicher Querschnittsform wie die Teile 50, 51, ist aber von größerer Umfangsabmessung, welche in diesem Bei spiel eine maximale Umfangsabmessung C₂ ist.

Das Element 10 ist durch Hydroformtechniken in einem Formgesenk 16 aus ei nem Vorläuferrohr 14 gebildet, welches konstante Querschnittsform und -abmessungen längs seiner Länge hat. Das Vorläuferrohr 14 ist vorzugsweise im Querschnitt so geformt, daß es eine Mehrzahl von axial verlaufenden Knoten 17 hat, die durch axial verlaufende Kanäle 18 beabstandet sind. Dies ermöglicht es, daß die Umfangsabmessung C₀ des Rohrs vergrößert wird und noch innerhalb der Grenzen eines imaginären minimalen Durchmessers D₀ bleibt (Fig. 4).

Bei der Ausführung, die in der Fig. 3a dargestellt ist, sind 3 axial verlaufende Knoten 17 vorgesehen. Die Anzahl und Umfangsposition dieser Knoten 17 ist un ter Berücksichtigung der Komplexität der Querschnittsform des Elementes ge wählt, das geformt werden soll, um ausreichend Material zum Fließen in die radial äußersten Hohlräume während des Hydroformverfahrens bereitzustellen. Übli cherweise werden die Knoten daher angeordnet sein, um den radial äußersten Ausnehmungen oder Hohlräumen 20 zugewandt zu sein.

Wenn die Querschnittsform des Elements 10 nicht komplex ist, wobei sie zum Beispiel eine einfache geometrische runde oder polygonale Form sein kann, kann es sein, daß Knoten 17 nicht erforderlich sind, und das Vorläuferrohr kann eine einfache geometrische Querschnittsform haben. Zum Beispiel kann es im Quer schnitt kreisartig sein, angenommen des Durchmessers D₀.

Um es dem Teil 51 der größeren Umfangsabmessung C₂ zu ermöglichen, herge stellt zu werden, ist es erforderlich, daß ausreichend Material an den axialen Stellen des Vorläuferrohrs entsprechend der axialen Stelle des zweiten Teils 51 vorhanden ist und so der zweite Teil mit einer gewünschten mittleren Wanddicke S₂ versehen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies erzielt durch Auswählen der Um fangsabmessung C₀ des ausgewählten Vorläuferrohrs, um ausreichend groß zu sein und damit die Wanddicke S₀ des Vorläuferrohrs in den Bereich S₀ ≦ S₁ und S₀ ≧ S₂ fällt, wobei S₁ die mittlere Wanddicke des Teils 50 ist, welches die mini male Umfangsabmessung C₁ des Elements bestimmt, und S₂ die mittlere Wand dicke des Teils 51 ist, welches die maximale Umfangsabmessung C₂ des Ele ments 10 bestimmt. Entsprechend wird die Umfangsabmessung C₁ größer oder gleich der Umfangsabmessung C₀ des Teils 50 sein. Der Fall, in dem C₀ = C₁, wird auftreten, wenn die Dicke 50 alleine ausreichend ist, um es dem größeren Querschnittsteil 51 zu ermöglichen, mit der gewünschten Wanddicke S₂ geformt zu werden.

Entsprechend wird, wenn das Vorläuferrohr während des Hydroformverfahrens ausgeweitet wird, die Wanddicke in dem Teil 50 minimaler Umfangsabmessung C₁ zum Zunehmen neigen verglichen mit jener des Vorläuferrohrs.

Herkömmlicherweise kann, wie in der Fig. 3b zu sehen ist, der Durchmesser D₀ gewählt werden, daß er die maximale Durchmesserabmessung ist, die in jenem Teil der Form zum Formen des Teils des Elements 10 untergebracht werden kann, das die minimale Umfangsabmessung C₁ hat. Dies stellt sicher, daß das Vorläuferrohr 14 vor dem Hydroformen leicht in die Form paßt.

Es ist zu verstehen, daß beabsichtigt ist, daß der Ausdruck "Hydroformen" gemäß der vorliegenden Erfindung die Verwendung von jeglichem Druckfluid abdeckt, z. B. Gas, Flüssigkeit oder feste Teilchen, und auch die Verwendung von heißem oder kaltem Fluid abdeckt.

Claims

1. Verfahren zum Hydroformen eines länglichen rohrartigen Strukturbauteils in einem Formgesenk, welches Strukturelement längs seiner Länge beabstan dete Teile hat, die verschiedene Umfangsabmessungen haben, wobei ein erster der Teile eine erste Querschnittsform hat, die eine minimale Außen umfangsabmessung C₁ bestimmt, und ein zweiter der Teile eine zweite Querschnittsform hat, die eine maximale Außenumfangsabmessung C₂ be stimmt, welches Verfahren die Schritte enthält:

a) Auswählen eines Vorläuferrohrs, das längs seiner Länge eine konstante Querschnittsform und konstante Außenquerschnittsabmessung hat und eine Außenumfangsabmessung C₀ hat, die größer oder gleich C₁ ist, und von ei ner Querschnittsform ist, die innerhalb der ersten Querschnittsform angeord net werden kann, und Auswählen der Wanddicke S₀ des Vorläuferrohrs, so daß sie in den Bereich S₀ ≦ S₁ und S₀ ≧ S₂ fällt, wobei S₁ die mittlere Wand dicke des ersten Teils ist und S₂ die mittlere Wanddicke des zweiten Teils ist, und
b) Anordnen des Vorläuferrohrs in dem Formgesenk und Hydroformen des Vorläuferrohrs, um das rohrartige Strukturbauteil herzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vorläuferrohr geformt wird, um we nigstens zwei axial verlaufende Knoten zu haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Vorläuferrohr eine Quer schnittsform hat, die innerhalb eines imaginären minimalen Durchmessers D₀ enthalten sein kann, wobei D₀ gleich oder weniger als die maximale Durchmesserabmessung D_max ist, die innerhalb des ersten Teils unterge bracht werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Vorläuferrohr aus einem zylindri schen Rohr durch Zieh- oder Walzoperationen gebildet wird.

5. Hydrogeformtes längliches Strukturbauteil, das längs seiner Länge beab standete Teile hat, welche unterschiedliche Umfangsabmessungen haben, wobei ein erster der Teile eine minimale Umfangsabmessung C₁ bestimmt und ein zweiter der Teile einen maximalen Umfang C₂ bestimmt, wobei die mittlere Wanddicke S₁ des ersten Teils größer als die mittlere Wanddicke S₂ des zweiten Teils ist.