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Die Erfindung betrifft den Bereich
der Kaltverformung, konkret handelt es sich um die Bildung von Nuten
in Rohren, insbesondere von Arretiernuten in Rohren für Autositz-Kopfstützenrahmen.
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Rohre werden oft zu Zwecken benutzt,
bei denen es nötig
ist, sie mit Nuten zu versehen. Ein Beispiel solcher Rohre bilden
die Rohre der Autositz-Kopfstützenrahmen.
Teile dieser Rohre, die aus dem Polster der Stütze hervorragen, sind verschiebbar
in den Führungen
in den Rückenlehnen
der Sitze verschiebbar gelagert und mit Arretiernuten versehen.
Diese Arretiernuten arbeiten mit dem in der Rückenlehne des Sitzes angeordnetem
Arretierglied zusammen, wodurch die Arretierung der Kopfstütze in einigen
Höhenstellungen,
welche gemäß der Lage des
Kopfes der auf dem Sitz sitzenden konkreten Person, eingestellt
werden kann. Für
die Erfüllung
ihrer Funktion sind die Arretiernuten mit dem Profil versehen, welches
der gerade Boden und die auf einer Seite an den Boden anschließende Anschlagfläche und
auf der anderen Seite die anschließende Auslauffläche bilden.
Die Anschlagfläche,
welche zum Auffangen des erwähnten
Arretiergliedes dient, den z. B. ein elastischer Draht bilden kann,
und im wesentlichen senkrecht zur Rohrachse steht, hat die Form
eines Kreisausschnittes und geht in die zylinderförmige Rohroberfläche mit
einer scharfen Kante über.
Die Auslauffläche
schließt
mit der Rohrachse einen Winkel ein, der die Verstellung der Kopfstütze in einer
Richtung ohne vorherige Entriegelung des Arretiergliedes ermöglicht.
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Nebst dem Fräsen, bei welchem die Dicke der
Rohrwand geschwächt
wird, und dem Drehen, welches ein in der Fertigung komplizierteres
und dadurch teureres Werkzeug erfordert und weniger produktiv ist,
da es die Fertigung von mehreren Nuten auf einmal nicht ermöglicht,
ist die Bildung von Nuten in Rohren mit Hilfe der Kaltverformung
bekannt. Die entsprechende Einrichtung besteht aus einer Aufnahmevorrichtung
und einem Stempel. Die Aufnahmevorrichtung ist zweiteilig und das
Rohr ist zwischen dem Ober- und dem Unterteil der Aufnahmevorrichtung
an seinem ganzen Umfang eingespannt. Im Oberteil der Aufnahmevorrichtung
ist die Führung für den Stempel,
bzw. mehrere Führungen
für mehrere
Stempel, angeordnet, da es vorteilhaft ist, mehrere Nuten auf einmal
bei einer Einspannung des Rohres zu bilden. Die Führung hat
einen rechteckigen Querschnitt, welcher dem Querschnitt des Stempelkörpers entspricht
und mit der Rohrachse einen Winkel einschließt, welcher dem Winkel entspricht,
welchen mit der Rohrachse die Auslauffläche der Nut einschließt. Der
Arbeitsteil des Stempels weist ein Profil auf, welches dem Nutprofil
entspricht, und wird durch drei Planflächen gebildet. Die erste Arbeitsfläche des Stempels,
welche bei der Formgebung die Anschlagfläche der Nut bildet, steht im
wesentlichen senkrecht zur Rohrachse und ihre Höhe ist größer als die Nuttiefe. Die zweite
Arbeitsfläche
des Stempels, welche bei der Formgebung den Nutboden formt, verläuft parallel
zur Rohrachse und deren Länge
entspricht der Nutenbreite. Die dritte Arbeitsfläche des Stempels, welche bei
der Verformung die Auslauffläche
der Nut bilde, schließt
mit der Rohrachse einen Winkel ein, welcher dem Winkel entspricht,
den die Auslauffläche der
Nut mit der Rohrachse einschließt.
Diese dritte Arbeitsfläche
des Stempels wird durch den unteren Teil der zum eingespannten Rohr
zugeneigten Wand gebildet.
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Bei der Verformung wird der Stempel
in die Rohrwand eingedrückt,
wobei er sich in der Führung im
Oberteil der Aufnahmevorrichtung bewegt. Das Rohrmaterial wird von
dem in ihn eindringenden Stempel teilweise angeschnitten, geschoben
und gestaucht. Aufgrund dieser Verformung entsteht im Rohrmaterial
eine große
Spannung. Diese Spannung hat eine Ausbiegung eines Teiles des Rohrmaterials in
den freien Hohlraum zwischen der ersten Arbeitsfläche des
Stempels und der gegenüberliegenden Wand
der Führung
zur Folge. Dieser Hohlraum entsteht als eine Konstruktionsnotwendigkeit
infolge der Durchdringung der Stempelführung mit Rechteckquerschnitt
in den Aufnahmeraum des Rohres in der Aufnahmevorrichtung, wohingegen
dieser Aufnahmeraum zylindrisch ist. Das aus diesem Hohlraum herausgezwängte Material
bildet auf dem Rohr einen Auftrag. Dieser Auftrag beeinträchtigt den
Kreisquerschnitt des Rohrs, was einerseits einen negativen Einfluss
auf die Verschiebbarkeit der Kopfstütze in der Führung der
Sitzlehne haben und andererseits die äußere Beschaffenheit dieses
Rohrteiles stören würde. Deshalb
müssen
Auftragungen beseitigt werden, was mit der nachfolgenden Kalibrierung
verwirklicht wird. Die Kalibrierung bedeuten jedoch einen selbständigen Arbeitsgang,
welcher mit einer Fertigungsanlage in Form einer Presse, einem Fassonstempel,
einer Rohrhalterung und eines Zwischenoperationshandhabungsgerätes verbunden
ist. Dies alles kompliziert die Fertigung und erhöht die Fertigungskosten,
was sich ungünstig
auf die Produktionskosten auswirkt.
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Der Nachteil der beschriebenen Einrichtung beruht
darin, dass bei kleineren Nutbreiten, und dies gilt auch bei Arretiernuten
in Rohren der Kopfstützenrahmen
der Autositze, der Stempel dünner
sein muss und dadurch seine Festigkeit beschränkt wird. Da die dritte Arbeitsfläche des
Stempels, welche die Nutenauslauffläche bildet, bei der Rückführung des
Stempels in Gleitkontakt mit der entsprechenden Führungsfläche des
Stempels gelangt, können
zwischen diese zwei Flächen
kleine, bei der Verformung aus dem Bereich der Auslauffläche der
Nut abgeblätterte Rohrmaterialteilchen
gelangen. Dies führt
zu einer unerwünschten
Beschädigung
der Oberfläche
der Führung
und der Arbeitsfläche
des Stempels, welche die Nutenauslauffläche bildet.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht
in der Bereitstellung einer Einrichtung zur Ausbildung von Nuten
in Rohren, welche zugleich mit der Verformung der Nuten das Rohr
kalibriert, wodurch die Kalibrierung als selbständiger Arbeitsgang und die
für diesen
Arbeitsgang nötige
Fertigungseinrichtung entfallen.
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Diese Hauptaufgabe wird durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Abrichtfläche ist auf der Unterseite
des über
der Arbeitsfläche
des Stempels angeordneten Daches ausgebildet, welches im Bezug zur
Rohrachse im Wesen eine senkrechte Anschlagfläche der Nut bildet, und vor
diese Arbeitsfläche
hinausragt.
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Der Stempel mit rechteckigem Querschnitt ist
in dem führenden
Teil von Seiten der Arbeitsfläche,
welche die Auslauffläche
der Nut bildet, gegenüber
seinem Arbeitsteil erweitert.
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Die Einrichtung laut Erfindung bewahrt
bei vereinfachter Fertigung die Möglichkeit der Verformung mehrerer
Rohre auf einmal bei einem Einspannen des Rohres. Dies bedeutet
im Zusammenhang mit der Beseitigung der Kalibrierung als selbständigen Arbeitsgang
eine höhere
Produktivität
der Fertigung. Der Beitrag der Einrichtung laut Erfindung wird dabei
im wesentlichen nur durch den Einsatz eines neuen Stempels erreicht.
Das bedeutet unter anderem, dass der neue Stempel auch auf einer
herkömmlichen
Einrichtung angewendet werden kann. Der Stempel an sich stellt ein
verhältnismäßig einfaches,
leicht herstellbares Werkzeug dar. Die zum Zweck der Erhöhung der
Festigkeit des Stempels durchgeführte
Verstärkung
des führenden,
zur Auslauffläche
der Nut anliegenden Stempelteiles, bringt auch den Vorteil mit sich,
dass zwischen die Führungsflächen und
die Führungsfläche des
Stempels bereits keine, beim Verformen abgeblätterte Rohrmaterialteilchen
aus dem Bereich der Auslauffläche
der Nut eindringen.
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Ein Beispiel der Einrichtung zum
Fräsen
von Nuten in Rohren laut Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen
veranschaulicht, wo die einzelnen Abbildungen Folgendes darstellen:
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1:
Rohrteil mit einer Nut im Längsschnitt
der Rohrwand,
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2:
Rohrteil mit einer Nut in der Ansicht von oben,
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3:
Aufnahmevorrichtung mit eingespanntem Rohr im Querschnitt,
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4:
Aufnahmevorrichtung mit eingespanntem Rohr im Längsschnitt,
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5:
Arbeitsteil des Stempels in Seitenansicht,
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6:
Arbeitsteil des Stempels in Stirnansicht,
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7:
Einrichtung zur Bildung von Nuten in Rohren im Längsschnitt mit dem Stempel
in der Endstellung der Nutenbildung,
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8:
Querschnitt I–I,
der in 7 gekennzeichnet
ist,
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9:
Querschnitt II–II,
der in 7 gekennzeichnet
ist.
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Das Rohr 1, welches den
Rahmen der Kopfstütze
bildet, ist mit seinen aus dem Polster herausragenden Enden in der
nicht dargestellter, in der Autositzlehne angeordneten Führung verschiebbar
gelagert. Gemäß 1 und 2 hat dieses Rohr den Durchmesser D,
seine Wand hat die Dicke A und an den angeführten Enden ist das Rohr 1 mit
mehreren übereinander
angeordneten Arretiernuten 11 versehen. Diese Arretiernuten 11 bestimmen
im Zusammenwirken mit dem nicht dargestelltem, in der Autositzlehne
angeordnetem Arretierglied, z. B. einem elastischen Draht, die einzelnen
einstellbaren Höhenstellungen
der Kopfstütze.
Jede Arretiernut 11 hat einen Boden 114, welcher
plan und parallel zu der Achse 1 verläuft. An den Boden 114 knüpft an einem Ende
eine Anschlagfläche 111 und
am anderen Ende eine Auslauffläche 113 an.
Die Anschlagfläche
111, welche
in die zylindrische Oberfläche
mit einer scharfen Kante 112 übergeht, hat die Form eines
Kreisausschnittes, ist im wesentlichen senkrecht zur Achse des Rohres 1 und
ermöglicht
die Verstellung der Kopfstütze
in Richtung nach unten nur nach der Entriegelung des Arretiergliedes.
Die Auslauffläche 113 schließt mit der
Achse des Rohres 1 den spitzen Winkel ein und ermöglicht die
Verstellung der Kopfstütze in
Richtung nach oben ohne Entriegelung des Arretiergliedes.
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In den 1 und 2 sind weitere Abmessungen
der Arretiernut 11 bezeichnet, wobei B ihre Breite und
E deren Tiefe bezeichnet. Mit dem Buchstaben C ist das Maß der Verzerrung
des Rohres 1 bezeichnet, welche bei der Verformung auf
der Seite des Überganges
der Auslauffläche 113 in
die zylindrische Oberfläche
des Rohres 1 entsteht. Diese Verzerrung stellt eine Begleiterscheinung
der Verformung dieser Arretiernuten 11 dar, bei welcher
der Stempel 3 in das Material des Rohres 1 unter
dem Winkel eingedrückt wird,
welchen die Auslauffläche 113 mit
der Achse des Rohres 1 einschließt. Das Maß C der Verzerrung des Rohres 1 auf
der Seite der Auslauffläche 113 hat bei
den Arretiernuten 11 der Rohre der Kopfstützenrahmen
für Autositze
den zulässigen
Wert von maximal 0,4 mm.
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Die Einrichtung für die Bildung der beschriebenen
Arretiernuten 11 in den Rohren 1 ist mit der Aufnahmevorrichtung 2 versehen,
welche zweiteilig ist und zwischen deren Oberteil 21 und
Unterteil 22 das Rohr 1 am ganzen Umfang eingespannt
ist – dies ist
aus 3 und 4 ersichtlich. Im Oberteil 21 der Aufnahmevorrichtung 2 ist
die Führung 23 für den Stempel 3 angeordnet.
Damit mehr Arretiernuten auf einmal im Rahmen eines Arbeitsganges
verformt werden können,
sind im Oberteil 21 der Aufnahmevorrichtung 2 in
entsprechenden Abständen
nicht dargestellte weitere Führungen 23 für weitere
Stempel 3 angeordnet. Die Führung 23 schließt mit der Achse
des Rohres 1 den gleichen Winkel ein, welchen mit ihr die
Auslauffläche 113 der
Arretiernut 11 einschließt.
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Die Führung 23 hat einen
rechteckigen Querschnitt, welcher dem Rechteckquerschnitt mit den Abmessungen
X1 und Y des Führungsteiles
des Stempels 3 entspricht (5 und 6). Der Führungsteil des Stempels 3 ist
gegenüber
dem Arbeitsteil an einer Seite breiter, so dass der rechteckige
Querschnitt des Stempels 3 die Abmessungen X2 und Y aufweist,
wobei X2 kleiner ist als X1. Diese Erweiterung des Führungsteiles
des Stempels 3 geht daraus hervor, dass der Stempel 3 mit
konstanten Querschnitt in Anbetracht der Geometrie der Nut 11 zu schmal
sein würde,
was seine Festigkeit einschränken
würde.
Der Arbeitsteil des Stempels 3 hat drei plane Arbeitsflächen 31, 32, 33 für die Verformung der
Arretiernut 11 und die Abrichtfläche 34 für die Einebnung
der Oberfläche
des Rohres 1 im Bereich vor der Anschlagfläche 111.
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Sofern der Stempel 3 in
der Führung 23 ist, steht
seine erste Arbeitsfläche 31,
welche bei der Verformung die Anschlagfläche 111 der Arretiernut 11 bildet,
im wesentlichen senkrecht zur Achse des Rohres 1. Die zweite
Arbeitsfläche 32,
welche bei der Verformung den Boden 114 der Arretiernut 11 ausbildet,
ist im wesentlichen parallel zur Achse des Rohres 1 und
ihre Länge
entspricht der Breite B der Arretiernut 11. Die dritte
Arbeitsfläche 33,
welche bei der Verformung die Auslauffläche 113 der Arretiernut 11 bildet,
schließt
mit der Achse des Rohres 1 den gleichen Winkel ein, welchen
die Achse des Rohres 1 mit der Auslauffläche 113 einschließt.
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Der Stempel 3 ist weiter
mit einer Abrichtfläche 34 versehen,
die auf der Unterseite eines Daches 35 vor der ersten Arbeitsfläche 31 angeordnet ist.
Diese erneuert dann in der Endphase der Verformung die abgerundete
Fläche
des Rohres 1. Deshalb ist der Radius der Abrichtfläche 34 identisch
mit dem Radius, welcher dem Radius der zylindrischen Oberfläche des
Rohres 1 entspricht.
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Die Arretiernut 11 wird
durch Kaltverformen gebildet, bei welchem in die Wand des Rohres 1,
das am ganzen Umfang in der Aufnahmevorrichtung 2 eingespannt
ist, der Stempel 3 mit der Kraft F eingedrückt. Die
Druckkraft F kann durch verschiedene Quellen hervorgerufen werden.
Der Stempel 3 verschiebt sich bei der Verformung in der
Führung 23 im Oberteil 21 der
Aufnahmevorrichtung 2. In Anbetracht dessen, dass die Führung 23 mit
der Achse des Rohres 1 den gleichen Winkel einschließt, wie mit
ihr die Auslauffläche 113 der
Arretiernut 11 einschließt und infolge der beschriebenen
geometrischen Verhältnisse
des Arbeitsteiles des Stempels 3 wird die Arretiernut mit
dem geforderten Profil gebildet. Das Material des Rohres 1 wird
von dem in die Oberfläche
des Rohres 1 eindringenden Stempel 3 teilweise
angeschnitten, geschoben und gestaucht. Dies wirkt auf den Teil
der Oberfläche
des Rohres 1, welcher sich in der Führung 23 vor der ersten
Arbeitsfläche 31 des
Stempels 3 befindet, durch das Verdrängen eines Materialteiles des
Rohres 1 in den Hohlraum, der in diesem Bereich bei dem
Verformen existiert. In diesen Hohlraum dringt jedoch bei fortschreitender
Verformung schrittweise das Dach 35 mit der mit Abrichtfläche 34 ein.
Die Abrichtfläche 34 kommt
mit den angeführten
Verdrängungen
in Kontakt, verdrängt
diese und in der Endstellung des Stempels 3 ist im Ergebnis
das Rohr 1 in diesem Bereich wieder auf den Durchmesser
D abgerichtet. Die Endstellung des Stempels 3 ist aus 7, 8 und 9 ersichtlich.
Der Wert der Eindrucktiefe des Stempels 3 in die Wand des
Rohres 1 entspricht der Tiefe E der Arretiernut 11.
Bei der Verformung wird an der Seite der Auslaufnut 113 eine
Verzerrung ausgebildet, deren Maß C unter dem zulässigen Wert
von 0,4 mm liegt. Das Maß C
dieser Verzerrung ist auf 1 dargestellt.
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Bei der Rückbewegung des Stempels 3 aus der
Endstellung wird infolge der Erweiterung des Führungsteiles des Stempels 3 an
der dritten Seite der Arbeitsfläche 33 der
Kontakt dieser Ar beitsfläche 33 mit
der Führung 23 verhindert.
Dadurch wird eine Beschädigung
der Fläche
der Führung 23 durch
bei der Verformung der Auslauffläche 113 abgeblätterte und
an der dritten Arbeitsfläche 33 des
Stempels 3 haftengebliebene Rohrmaterialteilchen 1 verhindert.
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Die Einrichtung zur Bildung von Nuten
in Rohren laut Erfindung ist vor allem für die Ausbildung von Arretiernuten
in Rohren der Kopfstützenrahmen für Autositze
bestimmt. Sie kann jedoch im allgemeinen für die Ausbildung von Nuten
mit ähnlichem
Profil in für
jedwede andere Zwecke angewandten Rohren ausgenutzt werden.