DE4300642C1 - Verfahren zur Herstellung von Verbindungselementen mit Augen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Verbindungselementen aus einem Aluminiumwerkstoff, welche
mindestens zwei Augen mit Bohrungen zur Aufnahme von An
schlußelementen aufweisen und insbesondere zum Einsatz in
Kraftfahrzeugen bestimmt sind.
Es ist aus der EP 02 99 319 B1 bekannt, Verbindungsele
mente, die Augen mit Lagerbohrungen aufweisen, durch
Strangpressen von Profilen, die die Konturen des Verbin
dungselementes aufweisen, und anschließendes Trennen her
zustellen. In einem weiteren Schritt werden die Kanten in
einem Werkzeug durch Umformen abgerundet. Diese Herstel
lungsmethode bedingt, daß die Materialstärke des Verbin
dungselementes zwischen den Augen der der Augen entspricht.
Es ist ferner in der DE 40 19 270 A1 ein Verfahren zur
Herstellung eines Verbindungselementes mit Augen beschrie
ben, bei dem als Vormaterial ein Rohr benutzt wird. Die
Enden werden abgeflacht und die Augenbohrungen werden
unter Ausformung der Augenform durch Fließbohren herge
stellt. Bei der Reduzierung der Endbereiche können im
Übergang zu den Augen jeweils Versteifungswülste erzeugt
werden, um eine sprunghafte Änderung der Steifigkeits
eigenschaften zu vermeiden. Zwar kann durch das vorge
schlagene Herstellungsverfahren und das gewählte Ausgangs
material eine Gewichtsreduzierung erreicht werden, von
Nachteil ist jedoch, daß im Bereich der Augen das Rohr
abgeflacht ist. Dies führt zur Verringerung der Steifig
keit im Bereich der Lageraugen.
Ferner sind im Zwischenbereich relativ große Abmessungen
gegeben. Des weiteren ist Rohr als Vormaterial teuer. Beim
Einsatz solcher Verbindungselemente in Kraftfahrzeugen ist
auch der Raumbedarf von Bedeutung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu
schaffen, welches die Möglichkeit bietet, Verbindungsele
mente spanlos und kostengünstig herzustellen, die leicht
sind, eine hohe Festigkeit bei Zug- , Druck- oder Tor
sionsbeanspruchung und im Bereich der Augen die gewünschte
Führung für die auf zunehmenden Lagerelemente aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in
einem ersten Schritt ein Rohling mit Bohrungen mit Unter
maß durch Feinstanzen aus Flachmaterial hergestellt wird,
daß danach in einem zweiten Schritt, ein- oder mehrstufig,
die Augen unter Aufweitung der Bohrungen auf Endmaß und
Verdickung des Augenbereiches gegenüber der Dicke des Vor
materials in jeweils einem Umformwerkzeug je Stufe auf die
Endform durch Kaltfließpressen umgeformt werden.
Von Vorteil hierbei ist, daß durch das Ausstanzen des Ver
bindungselementes in seinen Konturen zu einem Rohling durch
Feinstanzen der Grad der nachfolgenden Umformung durch die
erzielte Schnittkante und Maßhaltigkeit, insbesondere im
Zwischenbereich, reduziert werden kann. Ein weiterer
Vorteil ist in der Möglichkeit der Verwendung von billigem
Vormaterial begründet. Durch die Umformung im Bereich der
Augen kann eine günstige Führungslänge für die in den
Augenbohrungen auf zunehmenden Lagerelemente erreicht
werden. Es sind keine Trennfugen vorhanden. Ferner kann
der Zwischenbereich unabhängig von der Form der Augen
gestaltet sein. Der Zwischenbereich kann im Querschnitt
des als Flachmaterial gestalteten Vormaterials gehalten,
also gegenüber den Augen in der Materialstärke reduziert
sein. Dies führt zu einer günstigen Relation von Belast
barkeit und Gewicht.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist zur Herstellung von Verbindungselementen mit Ver
steifungsrippen vorgesehen, daß im Anschluß an den zweiten
Schritt der flache Zwischenbereich zwischen den Augen
durch Kaltumformung in einem Werkzeug mit mindestens einer
Versteifungsrippe ausgebildet wird.
Hierdurch wird noch eine weitere Gewichtsoptimierung im
Verhältnis zu den geforderten Beanspruchungen erzielt.
Als Vormaterial kommt vor allen Dingen Aluminiumblech,
Preßflachstangen aus Aluminium oder Aluminiumbandguß in
Frage. Vorzugsweise wird als Aluminiumwerkstoff ein Werk
stoff vom Typ AlMg, AlMgMn oder AlMgSi eingesetzt.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 das gewählte Ausgangsmaterial in Draufsicht,
wobei der Querschnitt in die Draufsicht ein
gezeichnet ist,
Fig. 2 das im ersten Verfahrensschritt durch Fein
stanzen in seinen Konturen aus dem Vor
material gemäß Fig. 1 hergestellte Verbin
dungselement in Aufsicht und in Seitenansicht,
Fig. 3 das Verbindungselement nach der Herstellung
der Augen zu ihrer Endform in Draufsicht und
in Seitenansicht im Schnitt,
Fig. 4 ein Werkzeug zur Umformung des Verbindungs
elementes ausgehend von dem Zustand nach
Fig. 2 zu dem gemäß Fig. 3 mit Ober- und
Unterwerkzeug, und eingefahrenem Fließdruck
stempel,
Fig. 5 das Verbindungselement nach dem Anbringen von
Versteifungsrippen in Aufsicht und in Seiten
sicht im Schnitt,
Fig. 6 das Werkzeug zur Herstellung der Rippen im
Bereich des Zwischenbereiches ausgehend von
dem Verfahrenszustand gemäß Fig. 3 zu dem
gemäß Fig. 5 mit Ober-, Unterwerkzeug und
eingefahrenem Sickenwerkzeug und
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines Verbin
dungselementes mit drei Augen.
In Fig. 1 ist ein Vormaterial für die Herstellung des
Verbindungselementes in Form eines Abschnittes eines Band
gußmateriales dargestellt. Es ist erkennbar, daß das Vor
material die Dicke D aufweist.
Aus Fig. 2 ist der durch Feinstanzen aus dem Vormaterial
gemäß Fig. 1 hergestellte Rohling 1 des Verbindungs
elementes ersichtlich. Durch Feinstanzen sind die Außen
kontur 2 und zwei Bohrungen 3 herausgeformt, wobei die
Bohrungen 3 im Bereich der Augen 4 angeordnet sind und den
Abstand A zueinander aufweisen. Der Durchmesser 5 der
Bohrungen 3 ist kleiner als der Durchmesser, den sie im
Endzustand aufweisen. Ferner ist erkennbar, daß die Dicke
D gegenüber der Dicke D des Vormaterials gemäß Fig. 1
unverändert ist und darüber hinaus sich über die gesamte
Länge des Rohlings 1 des herzustellenden Verbindungs
elementes erstreckt.
Aus Fig. 3 ist das Formstück 6 als Ergebnis des zweiten
Verfahrensschrittes zur Herstellung des Verbindungsele
mentes dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der Zwischen
bereich 17 zwischen den beiden Augen 4 unverändert ist, d. h.
die Dicke D ist erhalten geblieben. Erhalten geblieben
ist auch der Abstand A zwischen den Bohrungen 3 der beiden
Augen 4. Verändert wurde jedoch der Durchmesser der Boh
rungen 3 durch Vergrößerung auf den Durchmesser 7. Durch
die Vergrößerung des Bohrungsdurchmessers der Bohrungen 3
ist bei gleicher Außenkontur 2 wie beim Rohling 1 das
Material durch Fließpressen nach außen gewandert und bil
det gegenüber diesen Ansätze 8, die gegenüber der Dicke D
des über den Durchmesser der Ansätze 8 überstehenden Be
reiches verdickt sind. Die Augen 4 bilden zwischen ihren
Stirnflächen 9, 10 eine Bohrung 3 mit der Länge L, welche
ihren Endzustand für das Verbindungselement erreicht hat.
Die Umformung erfolgt in einem Werkzeug, das aus Fig. 4
ersichtlich ist und aus dem Oberwerkzeug 11 und dem Unter
werkzeug 12 und den beiden durch das Oberwerkzeug hin
durchgeführten Fließdruckstempeln 15 besteht. Ober- und
Unterwerkzeug 11, 12 weisen entsprechend der Gestaltung der
Augen gemäß Fig. 3 Ausnehmungen 13, 14 auf, in welche das
über die Fließdruckstempel 15, die jeweils im Bereich der
beiden Augen 4, 5 angeordnet sind, das Oberwerkzeug 11
durchdringen, nach dem Schließen des Werkzeugs und
Einfahren der Stempel verdrängte Material einfließt und
die Ansätze 8 bildet. Ansonsten weisen Oberwerkzeug 11 und
Unterwerkzeug 12 Ausnehmungen für den Zwischenbereich 17
auf, die der Ausbildung des Rohlings 1 gemäß Fig. 2
entsprechen.
Ausgehend von dem in Fig. 3 dargestellten Zustand können
am Formstück 6 noch zusätzlich Rippen durch Kaltumformen
hergestellt werden. Die Rippen 16 verlaufen parallel zur
Längsachse. Sie sind mit Abstand zur Längsachse zumindest
auf einer der Flächen des Zwischenbereiches 17 des ferti
gen Verbindungselementes 18 angeordnet. Bei der in Fig. 5
dargestellten Ausführungsform stehen die Rippen 16 aus der
Fläche 19 nach oben vor. Die Herstellung erfolgt durch
Kaltumformen in einem Werkzeug gemäß Fig. 6 mit Oberwerk
zeug 20 und Unterwerkzeug 21, welche zur Aufnahme des
Formstückes 6 gemäß Fig. 3 dienen und entsprechend ge
formte Ausnehmungen für die Aufnahme der Außenkontur und
der Ansätze 8 im Bereich der Augen 4 aufweisen, welche
gegenüber der Ausgestaltung gemäß dem Verfahrensschritt,
wie er aus Fig. 3 ersichtlich ist, erhalten sind. Ledig
lich im Bereich des Zwischenbereiches 17 erfolgt eine
Veränderung dergestalt, daß der Querschnitt gemäß Fig. 3
zu dem Querschnitt im Zwischenbereich um die beiden Rippen
16 durch Kaltumformen verändert wird. Das Oberwerkzeuge 20
weist für die Bildung der Rippen 16 entsprechende Ausneh
mungen seitlich eines in das Oberwerkzeug 20 einfahrenden
Sickenwerkzeuges 25 zur Verdrängung eines Teils des Mate
rials des Zwischenbereichs in die Ausnehmung des Oberwerk
zeuges 20 zur Bildung der Rippen 16 auf.
Aus Fig. 7 ist ein weitere Gestaltungsmöglichkeit eines
Verbindungselementes ersichtlich. Das Verbindungselement
ist mit 22 bezeichnet und zeigt einen Dreieckslenker mit
drei Augen 23 die jeweils Lagerbohrungen 24 aufweisen. Die
Herstellung dieses Verbindungselementes 22 erfolgt sinnge
mäß wie die des Verbindungselementes 18 mit zwei Augen 4.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungselementen aus
einem Aluminiumwerkstoff, welche mindestens zwei Augen
mit Bohrungen zur Aufnahme von Anschlußelementen auf
weisen und insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen
bestimmt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Schritt ein Rohling mit Bohrungen
mit Untermaß durch Feinstanzen aus Flachmaterial her
gestellt wird, daß danach in einem zweiten Schritt,
ein- oder mehrstufig, die Form der Augen unter Auf
weitung der Bohrungen auf Endmaß und Verdickung des
Augenbereiches gegenüber der Dicke des Vormaterials in
jeweils einem Umformwerkzeug je Stufe auf die Endform
durch Kaltfließpressen umgeformt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Ver
bindungselementes, das mindestens eine Versteifungs
rippe aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Anschluß an den zweiten Schritt der flache
Zwischenbereich zwischen den Augen durch Kaltumformung
in einem Werkzeug mit mindestens einer Versteifungs
rippe hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Vormaterial Aluminiumblech, Preßflachstangen
aus einem Aluminiumwerkstoff oder Aluminiumbandguß
gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Aluminiumwerkstoff ein Werkstoff vom Typ AlMg,
AlMgMn oder AlMgSi eingesetzt wird.
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DE19934300642 DE4300642C1 (de) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Verfahren zur Herstellung von Verbindungselementen mit Augen |
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