DE4300642C1 - Verfahren zur Herstellung von Verbindungselementen mit Augen - Google Patents

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.