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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren
zum Auf weiten eines rohrförmigen
Rohlings. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
das Aufweiten von Rohlingen durch ein Verfahren, das die Hydroumformung
einschließt.
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Hintergrund der Erfindung
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Das
mechanische Formen von metallischen, rohrförmigen Rohlingen mittels Eintreiben
eines Dorns in den Rohling, um das Ende des Rohlings aufzuweiten,
ist bekannt. Dieses Verfahren ergibt jedoch nur eine begrenzte Aufweitung
des Rohlings und wirkt sich nur auf das Ende des Rohlings aus. Das Formen
von metallischen Rohlingen durch Verwendung von Fluidkräften, beispielsweise
mit den bekannten "Hydroumformungstechniken", ist ebenfalls bekannt.
Typische Hydroumformungstechniken können eine bis zu etwa 30 %ige
Aufweitung des Rohlings ausgehend von seiner ursprünglichen
Form ergeben. Die gegenwärtig
verfügbaren
Techniken zum Aufweiten rohrförmiger
Rohlinge sind jedoch für
den wachsenden Zuspruch zur Hydroumformung und die Notwendigkeit
größerer Aufweitungen
der rohrförmigen
Rohlinge, die über
das hinausgeht, was mit derzeitigen Aufweitungsmethoden erreichbar
ist, nicht angemessen. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf
dieses Bedürfnis
im Stand der Technik ebenso wie auf andere Bedürfnisse, die sich dem Fachmann erschließen werden,
wenn ihm die vorliegende Offenbarung bekannt ist.
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Ein
Verfahren zum Formen eines rohrförmigen
Rohlings mittels Hydroumformung ist aus der EP-A-0 372 360 bekannt.
Gemäß diesem
Verfahren werden weiterhin mittels in radialer Richtung bewegbarer
Werkzeuge lokale Vertiefungen bzw. Mulden gebildet.
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Die
EP 1 184 101 A2 ,
die ein Stand der Technik-Dokument gemäß Artikel 54 (3) EPÜ darstellt, und
die ein Prioritätsdatum
vom 29. August 2000 aufweist und am 6. März 2002 veröffentlicht wurde, offenbart
ein Verfahren zum Formen rohrförmiger
Hohlkörper
aus Metall. In einem ersten Schritt wird der Hohlkörper mittels
mechanischen Einsatzes zum Teil geweitet, beispielsweise durch Einfügen eines
konischen Dorns in die axiale Richtung des Hohlkörpers. Als zweiter Schritt
wird das Glühen
ausgeführt.
Anschließend
wird der Hohlkörper
mittels Hydroumformung weiter ausgedehnt. In diesem Dokument wird der
Schritt des Glühens
als wesentlich dafür
beschrieben, um während
des Schrittes der Hydroumformung die maximale Formbarkeit zu erzielen.
Es muss jedoch angemerkt werden, dass der Schritt des Glühens zusätzliche
Kosten und Zeit im Formungsprozess verursacht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren
zum Aufweiten von rohrförmigen
Rohlingen bereitzustellen.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum
Aufweiten von rohrförmigen Rohlingen bereitzustellen,
das sowohl den Einsatz eines Dorns und die Hydroumformung einsetzt.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes
Verfahren zum Auf weiten eines Abschnitts eines rohrförmigen Rohlings
ausgehend von seiner ursprünglichen
Form über
die bisher erreichbaren Aufweitungsgrenzen hinaus bereitzustellen.
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Die
genannten Ziele werden durch die Bereitstellung eines Verfahrens
zum Auf weiten eines rohrförmigen
Rohlings gemäß Anspruch
1 erreicht.
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden
anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verdeutlicht werden,
die in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen aufzunehmen ist, die Gegenstand dieser Offenbarung sind und
in beispielhafter Weise die Prinzipien dieser Erfindung illustrieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen erleichtern das Verständnis verschiedener Ausführungsformen
dieser Erfindung. In diesen Zeichnungen ist
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Beispiels eines mittels der dargestellten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgeweiteten Bauteils,
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Endes des Bauteils aus 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht des Bauteils aus 1, das an
jedem seiner Enden mit anderen Bauteilen verbunden ist,
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4 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Endes des Bauteils aus 3, das mit
einem anderen Rohling verbunden ist,
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Rohlings und eines Dorns vor der Voraufweitung
des rohrförmigen
Rohlings mittels eines Dorns in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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6 eine
perspektivische Ansicht des Rohlings aus 5 nach der
Voraufweitung durch den Dorn,
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7 eine
zusätzliche
perspektivische Ansicht des voraufgeweiteten Rohlings aus 6,
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8 eine
perspektivische Ansicht des voraufgeweiteten Rohlings aus 6,
der in eine Matrizenanordnung zur Hydroumformung gelegt ist, vor der
weiteren Aufweitung mittels inneren Fluiddrucks in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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9 eine
perspektivische Ansicht, die den voraufgeweiteten Rohling aus 7 nach der
weiteren Aufweitung über
inneren Fluiddruck gemäß 8 darstellt,
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10A eine Querschnittsansicht, die ein Ende des
in den 1 bis 9 dargestellten Rohlings darstellt,
wobei der Rohling vor der Aufweitung mit durchgezogenen Linien dargestellt
ist, der Rohling nach der anfänglichen
oder Voraufweitung durch einen Dorn mit gestrichelten Linien dargestellt
ist und der Rohling nach der weiteren Aufweitung über den inneren
Fluiddruck oder das Hydroumformen mit durchbrochenen bzw. gestrichelten
Linien dargestellt ist,
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10B eine Querschnittsansicht ähnlich zu 10A darstellt, jedoch ein Ende des in den 1 bis 9 dargestellten
Rohlings darstellt, wobei der Rohling vor der Aufweitung in gestrichelten
Linien dargestellt ist, der Rohling nach der vorläufigen oder Voraufweitung
mittels eines Dorns in durchgezogenen Linien dargestellt ist und
der Rohling nach der weiteren Aufweitung über internen Fluiddruck oder Hydroumformen
in durchbrochenen bzw. gestrichelten Linien dargestellt ist,
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10C eine Querschnittsansicht ähnlich zu 10A darstellt, jedoch ein Ende des in den 1 bis 9 dargestellten
Rohlings darstellt, wobei der Rohling vor der Aufweitung in durchbrochenen
bzw. gestrichelten Linien dargestellt ist, der Rohling nach der
vorläufigen
oder Voraufweitung mittels eines Dorns in gestrichelten Linien dargestellt
ist und der Rohling nach der weiteren Aufweitung über internen Fluiddruck
oder Hydroumformen in durchgezogenen Linien dargestellt ist,
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11A–11F sind Querschnittsansichten der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie sie in den vorhergehenden Figuren
dargestellt sind, wobei 11A den
Rohling vor der Voraufweitung, 11B den
Rohling nach der Voraufweitung darstellt, 11C die
weitere Aufweitung mittels Hydroumformen darstellt, 11D den Rohling nach der weiteren Aufweitung, 11E nach dem ersten Schritt des Schneidens und 11F den Rohling nach dem letzten Schritt des Schneidens
darstellt, und
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12 eine
Vorderansicht, die ein Ende des in 11D dargestellten
Rohlings nach der weiteren Aufweitung, aber vor dem Schneiden darstellt,
wobei die gestrichelten Linien die Schneidelinien für das Schneiden
in die endgültige
Form angeben.
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Detaillierte Beschreibung der beispielhaften
Ausführungsformen
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Die 1 bis 12 illustrieren
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Ausführungsform
bietet ein Verfahren zum Aufweiten eines rohrförmigen Rohlings in ein umgestaltetes
Bauteil, wie in dem Beispiel des in den 1 bis 4 dargestellten
und mit 10 bezeichneten umgestalteten Bauteils. Der rohrförmige Rohling oder
das Rohr wird aufgeweitet und in die Form des Bauteils 10 gebracht,
das eine gewünschte
und von der Gestalt des Rohres verschiedene Gestalt aufweist und
an einem oder an beiden Enden einen gewünschten Querschnitt besitzt.
Das umgestaltete oder gewünschte
Bauteil 10 wird durch die dargestellte Methode aufgeweitet
und geformt, die sowohl mechanische als auch fluide Kräfte zur
Gestaltung einsetzt, wie weiter unten näher beschrieben wird.
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Das
umgestaltete in 1 dargestellte Bauteil 10 ist
ein Beispiel einer Anwendung der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung. Das Bauteil 10 hat einen Hauptteil- bzw.
Rumpfabschnitt 12, der im allgemeinen rechteckig im Querschnitt
ist und entgegengesetzte, nach außen versetzte offene Enden 14 und 16,
die in ihrer Gestalt ähnlich
sind, aufweist. Da die offenen Enden 14 und 16 zueinander ähnlich sind,
reicht das Verständnis
der Gestalt eines der Enden für
das Verständnis
beider aus.
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Gemäß 2 hat
das offene Ende 14 ein Paar entgegengesetzter oberer und
unterer Laschenabschnitte 18, 20. Die Laschenabschnitte 18, 20 erstrecken
sich von einem Rampenabschnitt 22, der sich wiederum ausgehend
von dem rechteckigen Hauptabschnitt 12 erstreckt. Die Laschenabschnitte 18, 20 entsprechen
einem Abschnitt des rohrförmigen
Rohlings, der bis zu etwa 100 % der ursprünglichen Gestalt des Rohlings
des Bauteils 10 aufgeweitet wurde. Als Ergebnis sind die
Laschenabschnitte eines jeden offenen Endes 14, 16 dazu
ausgestaltet, andere Rohlinge dazwischen aufzunehmen, beispielsweise
die in 3 dargestellten Rohlinge 24, 26,
so dass die Laschenabschnitte der jeweiligen offenen Enden 14, 16 mit
den anderen Elementen 24, 26 beim Verbinden derselbigen
in einer den anderen umgebenden Beziehung zusammenpassen. Insbesondere
zeigt 4 die Laschenabschnitte 18, 20 des
offenen Endes 14, die die äußeren Oberflächen 25, 27 der
entgegengesetzten Enden des Elements 24 erfassen. Obwohl
die offenen Enden 14, 16 ähnlich zueinander ausgestaltet
sind, soll in Erwägung gezogen
werden, dass die offenen Enden 14, 16 unterschiedliche
Gestalt besitzen, um Elemente aufzunehmen, die anders als die Elemente 24 und 26 geformt
sind.
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Wie
als technischer Hintergrund beschrieben, sind die Dorneinfügung und
das Hydroumformen bekannte Verfahren zum Aufweiten oder Formen eines
rohrförmigen
Rohlings. Die dargestellte Ausführungsform
der Erfindung wendet jedoch diese Verfahren auf denselben Abschnitt
des rohrförmigen Rohlings
an, um eine Aufweitung in einer Größenordnung zu erzielen, die
vorher durch diese getrennten Verfahren nicht erzielt werden konnte.
Durch das mechanische Dorneinfügen
und die Ausübung
von Fluiddruck nacheinander auf denselben Abschnitt des rohrförmigen Rohlings
kann eine Expansion dieses Abschnitts von bis zu 100 % erreicht
werden. Das Verfahren zum Aufweiten eines rohrförmigen Rohlings in das oben
beschriebene umgestaltete Bauteil 10 wird nun genauer beschrieben
werden.
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In 5 wird
ein rohrförmiger
Rohling 28 oder ein Rohr vorgegebener Länge zur Verfügung gestellt,
das ein erstes offenes Ende 30 und ein zweites offenes
Ende (nicht gezeigt) besitzt. Das Rohr 28 kann auf eine
Länge zurechtgeschnitten
sein oder auf die gewünschte
Länge hergestellt
sein. Das erste und das zweite offene Ende sind zueinander identisch,
so dass das Verständnis
der Aufweitung des ersten offenen Endes 30 für ein Verständnis der
Aufweitung beider Enden ausreicht. Es wird in Erwägung gezogen,
dass das Rohr 28 nur ein offenes Ende besitzt, und das
andere Ende geschlossen ist. Das Rohr 28 kann eine zentrale
Längsachse 80 besitzen.
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Zunächst ist
das Rohr 28 in einer Haltevorrichtung (nicht dargestellt)
untergebracht, die das Rohr 28 sicher hält und das erste offene Ende 30 des Rohres 28 freilegt.
Ein erster, in den 5 bis 6 dargestellter
Dorn 32 wird mit ausreichender Kraft in einen betätigten Eingriff
mit dem ersten offenen Ende 30 des Rohrs 28 bewegt,
um einen ersten Abschnitt 34 des ersten offenen Endes 30 vorzuweiten.
Ein zweiter Abschnitt 35, der dem ersten Abschnitt 34 benachbart
ist und am ersten offen Ende 30 abschließt, wird
durch den ersten Dorn 32 ebenfalls aufgeweitet.
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Der
erste Dorn 32 kann im allgemeinen von zylindrischer oder
konischer Form sein und einen größeren Durchmesser
als den Durchmesser des Rohres 28 besitzen, obwohl auch
andere Gestalten des ersten Dorns 32 in Erwägung gezogen
werden können
und abhängig
von der gewünschten
Gestalt der durch den Dorn veränderten
Oberfläche,
wie der Abschnitt 34, verwendet werden können. In
der beispielhaften Ausführungsform
ist der erste Dorn 32 in axialer Richtung mit dem Rohr 28 ausgerichtet
und wird axial dort hinein getrieben, so dass der erste Dorn 32 das
Rohr 28 in radialer Richtung nach außen weitet. Als Beispiel kann
der Dorn 32 das Rohr 28 um bis zu etwa 50 % seiner
ursprünglichen
Gestalt auf weiten. Eine äußere Oberfläche 36 oder
Form des ersten Dorns 32 entspricht dem gewünschten
Querschnitt am ersten offenen Ende 30 des Rohres 28 nach
der Dornbearbeitung. Insbesondere hat der erste Dorn 32 der
beispielhaften Ausführungsform
einen vorderen Abschnitt 38 mit einem ähnlichen Durchmesser wie das
Rohr 28, einen hinteren Abschnitt 42 mit einem
Durchmesser, der größer als
das Rohr 28 ist, und zwar in diesem Ausführungsbeispiel
etwa 50 % größer als
die ursprüngliche
Gestalt des Rohres 28, und einen Zwischenabschnitt 40,
der allmählich bzw.
schrittweise den vorderen und den hinteren Abschnitt 38, 42 verbindet.
Nachdem der Dorn 32 in das Rohr 28 eingefügt ist,
wird das erste offene Ende 30 derart verformt, dass der
erste Abschnitt 34 mit dem Zwischenabschnitt 40 übereinstimmt
und der zweite Abschnitt 35 mit dem hinteren Abschnitt 42 übereinstimmt.
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Der
Zweck der Dornbearbeitung ist es, den ersten Abschnitt 34 des
ersten offenen Endes 30 vorzugsweise um bis zu etwa 50
% mechanisch vorzuweiten oder anfänglich aufzuweiten. Die Form
des Dorns und/oder die Dornbearbeitung kann gemäß der gewünschten Gestalt des Bauteils
variieren, die gewünschte
Voraufweitung sollte aber erzielt werden.
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Der
erste Dorn 32 kann beispielsweise in das erste offene Ende 30 mehrmals
eingefügt
werden, um den ersten Abschnitt 34 zusammen mit dem zweiten
Abschnitt 35 des ersten offenen Endes 30 des Rohres 28 bis
auf die gewünschten
Maße vorzuweiten,
beispielsweise um bis zu etwa 50 % der ursprünglichen Gestalt. Insbesondere
können
die ersten und zweiten Abschnitte 34, 35 in mehreren
Stufen vorgeweitet werden, beispielsweise in zwei Stufen, bei denen
der erste Dorn 32 mehrmals eingefügt und zurückgezogen wird, um die gewünschte Voraufweitung
zu erreichen.
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Es
kann daran gedacht werden, zusätzliche Dorne
einzusetzen, um verschiedene Grade der Aufweitung des Endes 14 zu
erreichen. Beispielsweise kann ein zweiter Dorn bereitgestellt werden,
der im Durchmesser größer als
der erste Dorn 32 sein kann, und die Voraufweitung des
ersten Abschnitts 34 zusammen mit dem zweiten Abschnitt 35 kann
ein Vorgehen umfassen, bei dem der zweite Dorn in das erste offene
Ende 30 des Rohres 28 eingefügt wird, nachdem der erste
Dorn 32 in das erste offene Ende 30 des Rohres 28 eingefügt wurde. Ähnlich hierzu kann
das Einfügen
des ersten und zweiten Dornes den ersten und zweiten Abschnitt 34, 35 des
ersten offenen Endes 30 bis zur gewünschten Größe voraufweiten, beispielsweise
bis um etwa 50 % der ursprünglichen
Gestalt. Es kann auch in Erwägung
gezogen werden, dass mehrere Dorne eingesetzt werden, oder dass
mehrere Einfügungen
von mehreren Dornen dazu verwendet werden, um den zweiten Abschnitt 35 zusätzlich zum
ersten Abschnitt 34 bis zur gewünschten Größenordnung der Aufweitung mechanisch
vorzuweiten. Zusätzlich
sei darauf hingewiesen, dass – obwohl
auf "Dornbearbeitung" und auf den Dorn 32 Bezug
genommen ist – sich
die "Dornbearbeitung" auf die Einfügung eines
mechanischen Geräts
in das Rohr 28 mit einer ausreichenden Kraft zur Aufweitung
des Rohres nach außen
weg von der zentralen Achse 80 bezieht, und dass die anfängliche Aufweitung
in einer Vielzahl von Wegen ausgeführt werden kann, und dass die
mechanische anfängliche Aufweitung
mittels Dorne ausgeführt
werden kann, wie sie hier dargestellt und beschrieben sind, oder mittels
anderer Geräte,
die auf den gewünschten Grad
mechanisch expandieren können.
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Nachdem
die gewünschte
Voraufweitung erzielt worden ist, wird der Dorn 32 aus
dem ersten offenen Ende 30 des Rohres 28 zurückgezogen.
Das voraufgeweitete Rohr 28 wird dann innerhalb einer Anordnung
positioniert, mit der innerer Fluiddruck auf das Rohr 28 ausgeübt werden
kann. Matrizenanordnungen zur Hydroumformung, die bekannte "Hydroumformungstechniken" ausführen, werden
typischerweise für
dieses Verfahren eingesetzt. Eine allgemein mit 44 bezeichnete
Matrizenanordnung zur Hydroumformung umfasst ein Paar von das Rohrende
ergreifenden Formen, wobei eines der ergreifenden Formen mit 46 bezeichnet
ist, und eine Matrizenstruktur 48, die bewegbare obere
und untere Hälften 50, 52 aufweist.
Die obere und untere Hälfte 50, 52 der
Matrizenstruktur 48 besitzt jeweils Innenflächen 54, 56,
die miteinander wechselwirken, um einen dazwischen liegenden Formhohlraum
festzulegen, wobei die Innenflächen 54, 56 der
Matrizenstruktur 48 die gewünschte Gestalt des umgestalteten
Bauteils 10 definiert.
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Das
voraufgeweitete Rohr 28 wird in die untere Hälfte 52 der
Matrizenstruktur 48 gelegt, wobei die obere Hälfte 54 der
Matrizenstruktur 48 in einer Weise bewegt wird, um den
Formhohlraum zu bilden. Die Rohrenden ergreifenden Formen 46 werden dann
mechanisch in die entgegengesetzten ersten 30 und zweiten
offenen Enden eingefügt,
um diese zu schließen
und abzudichten, während
eine (nicht dargestellte) in dem Paar der die Rohrenden ergreifenden
Formen ausgebildete Düse
geöffnet
wird, um eine Quelle eines Fluids, wie ein hydraulisches Fluid oder
Wasser, mit dem Inneren des Rohrs 28 zu verbinden. Nachdem
das abgedichtete Rohr 28 mit dem Fluid gefüllt wurde,
wird das Fluid innerhalb der Innenflächen 29 des Rohrs 28 unter
Druck gesetzt, um eine Aufweitung gegen die Innenflächen 54, 56,
die den Formhohlraum definieren, zu bewirken. Wenngleich 8 lediglich
das erste offene Ende 30 darstellt, ist es offensichtlich,
dass das zweite offene Ende auf ähnliche
Weise aufgeweitet wird.
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Die
Matrizenstruktur 48 formt das Rohr 28 in das umgestaltete
rechteckig geformte Bauteil 10, wobei der vorgeweitete
erste Abschnitt 34 des Rohrs weiter bis auf den gewünschten
Grad aufgeweitet wird, beispielsweise bis um etwa 80 bis 100 % der
ursprünglichen
Gestalt oder, wie dargestellt, bis um etwa 100 % der ursprünglichen
Gestalt. In anderen Worten hat der erste Abschnitt 34 einen
ursprünglichen
Außendurchmesser
und das weitere Ausdehnen des ersten Abschnitts 34 beinhaltet
das weitere Ausdehnen des ursprünglichen
Außendurchmessers zu
einem Endaußendurchmesser,
der etwa zweimal so groß wie
der ursprüngliche
Außendurchmesser sein
kann. Der erste Abschnitt 34 wird daher bis um etwa 100
% der ursprünglichen
Form weiter aufgedehnt.
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Insbesondere
wird das Rohr 28 in Übereinstimmung
mit den Innenflächen 54, 56 der
Matrizenstruktur 48 der Hydroumformungs-Matrizenanordnung 44 aufgeweitet.
Ein Ende der oberen und unteren Hälften 50, 52 der
Matrizenstruktur 48 besitzt eine vergrößerte Innenflächengestalt 58, 60,
die dem gewünschten
vergrößerten Querschnitt
des ersten Abschnitts 34 des ersten offenen Endes 30 entspricht.
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9 zeigt
das Rohr 28 nach der weiteren Aufweitung mittels inneren
Fluiddrucks. Der erste Abschnitt 34 ist bis um etwa 100
% aufgeweitet, wobei der zweite Abschnitt 35 leicht aufgeweitet
ist oder ähnliche
Aufweitungsgrade einhält.
Der zweite Abschnitt 35 hat die Funktion, die die Rohrenden
ergreifende Form aufzunehmen und die Aufweitung des ersten Abschnitts 34 zu
erleichtern. Der zweite Abschnitt 35 kann zur Ausbildung
des umgeformten Bauteils 10 entfernt werden, wie es weiter
unten beschrieben werden wird.
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Die 10A bis 10C zeigen
die Aufweitung des Rohres 28 in seiner ursprünglichen
Gestalt als Rohform, nach der Dornbearbeitung und nach dem Hydroumformen
jeweils in Bezug zueinander. Genauer gesagt zeigt 10A das Rohr 28 vor der Aufweitung in
durchgezogenen Linien. 10B zeigt das
Rohr 28, nachdem die gewünschte Voraufweitung durch
Dornbearbeitung erzielt ist, in durchgezogenen Linien. 10C zeigt das Rohr nach der weiteren Aufweitung
durch internen Fluiddruck oder Hydroumformung in durchgezogenen
Linien.
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Unter
Bezugnahme auf die 11A bis 11F ist
im allgemeinen das dargestellte Verfahren zur Aufweitung des Rohlings 28 illustriert.
Das dargestellte Verfahren beinhaltet die Bereitstellung eines Rohlings-Rohrs 28 (11A) und die Voraufweitung des ersten Abschnitts 34 des
ersten offenen Endes 30 des Rohrs 28 mittels axialem
Einfügen
und anschließendem
Entfernen des ersten Dorns 32 in das erste offene Ende 30 des
Rohres 28 (11B). Das Rohr 28 wird
dann weiter mittels Aufdehnung des ersten Abschnitts 34 des
ersten offenen Endes 30 aufgedehnt, indem ein Fluid innerhalb
des Rohres 28 bereitgestellt wird und Fluiddruck gegen
die Innenflächen 29 des
ersten Abschnitts des Rohrs 28 ausgeübt wird (11C). Somit wird ein weiter aufgeweitetes Rohr 28 hergestellt
(11D). Selbstverständlich können weitere Aufweitungen oder
Manipulationen des Rohres 28 hinzutreten.
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Einmal
auf die gewünschte
Gestalt aufgeweitet, kann das Rohr 28 auf die spezifische
Form zurechtgeschnitten werden, die für den Einsatz des Rohrs 28 als
Bauelement erforderlich ist. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 34 des
ersten offenen Endes 30 in die endgültig gewünschte Form oder Gestalt des
Bauteils, beispielsweise des umgestalteten Bauteils 10,
geschnitten werden. Genauer gesagt kann der zweite Abschnitt 35 entweder
mechanisch oder mittels eines Lasers gekürzt und zurechtgeschnitten
werden (11E). Das mechanische Schneiden
kann das Abdecken bzw. Ausrichten einschließen. Anschließend können zusätzliche Schneidschritte,
etwa um Abschnitte wie in 11F zu
erzeugen, ausgeführt
werden. Wie in 11F dargestellt, werden die
Seiten 58, 60 des ersten Abschnitts 34 abgeschnitten,
um die gewünschte
Kürzung
des umgestalteten Bauteils 10 abzuschließen.
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Das
Bauteil 10 der dargestellten Ausführungsform nach dem Schneiden
ist in 2 dargestellt. Das offene Ende 14 des
Bauteils 10 bezieht sich auf das offene Ende 30 des
Rohres 28. Die Laschenabschnitte 18, 20 entsprechen
den verbleibenden Abschnitten des ersten Abschnitts 34 nach
dem Schneiden. Der Hauptteilabschnitt 12 entspricht dem Rohr 28 nach
der Hydroumformung.
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12 zeigt
das Rohr nach der Hydroumformung mit als durchbrochene Linien dargestellten Schnittlinien.
Es wird in Erwägung
gezogen, dass das offene Ende auf vielfältige Weise geschnitten werden kann,
um verschiedene Endgestaltungen zu erzielen, um verschiedene andere
Rohlinge aufzunehmen.
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Es
wird in Erwägung
gezogen, dass das Rohr vor der Aufweitung des ersten Abschnitts
gebogen werden kann. Das Biegen kann durch Methoden wie mechanisches
Biegen oder mittels Hydroumformung bewerkstelligt werden.
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Obwohl
das umgestaltete Bauteil im allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt
besitzt, kann daran gedacht werden, dass das Bauteil andere Gestalten
aufweisen kann, beispielsweise runde oder andere nichtrunde Querschnitte,
beispielsweise viereckig oder mehreckig.
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Wie
bereits erwähnt,
kann das zweite offene Ende auf ähnliche
Weise wie das erste offene Ende gestaltet werden. Das erste und
das zweite offene Ende können
zur selben Zeit voraufgeweitet werden und zur selben Zeit weiter
aufgeweitet werden, oder das erste und das zweite offene Ende können zu
verschiedenen Zeitpunkten voraufgeweitet und weiter aufgeweitet
werden.
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Einmal
in die endgültige
Form geschnitten, kann das Bauteil 28 mit beliebig anderen
Elementen zusammengefügt
werden. Wie dargestellt, kann das Bauteil 28 das Passteil
vollständig
umgeben und eine verbesserte Verbindung bilden. Das dargestellte
Verfahren kann im Vergleich zu anderen Verfahren der Aufweitung
kostengünstiger
sein, wobei letztere nicht die Aufweitungsgrade bieten, wie sie
in Bezug auf die dargestellten Ausführungsformen erörtert wurden.
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Es
können
andere Verfahren als das oben beschriebene Verfahren in Betracht
gezogen werden, bei dem die offenen Enden mittels Dornbearbeitung
aufgeweitet und durch Hydroumformung weiter aufgeweitet werden.
Eine Alternative ist es, beide Enden mittels eines Dornes aufzuweiten,
wie in der gemeinsam übertragenen
vorläufigen
US-Patentanmeldung 60/241,337 offenbart ist, die am 19. Oktober 2000
für eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Hydroumformung eines rohrförmigen Bauteils
("Apparatus and
Method for Hydroforming a Tubular Part") eingereicht wurde. Der Dorn in dieser '337-Anmeldung besitzt
eine äußere Querschnittsgestalt,
die den gewünschten
Querschnitt des endgültig
gestalteten Bauteils entspricht. Folglich muss zur Fertigstellung
des Bauteils kein Material entfernt werden. Die Enden können dann
durch die Hydroumformung, wie in der beschriebenen Ausführungsform
dargestellt, weiter aufgeweitet werden. Eine andere Alternative ist
es, das eine Ende unter Einsatz des in der '337-Anmeldung offenbarten Verfahrens
aufzuweiten und das andere Ende unter Verwendung des Verfahrens
gemäß dargestellter
Ausführungsform
aufzuweiten. In der '337-Anmeldung
wird der Dorn auch dazu verwendet, das Ende während der Hydroumformung abzudichten.
Eine andere in Betracht zu ziehende Alternative ist es, das Rohr
gemäß der dargestellten
Ausführungsform
aufzuweiten und dann den zweiten Abschnitt des Rohres unter Verwendung
des Dorn der '337-Anmeldung
weiter aufzuweiten, um auf diese Weise den zweiten Abschnitt nicht
entfernen zu müssen.
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Beispielsweise
spielt bei dem Entwurf von Fahrzeugaufhängungsgerüsten die Verbindungsstärke eine
Hauptrolle bei der Auslegung der Rohrgröße und der Rohrbreite. Werden
die offenen Enden um bis zu 100 % mittels des Verfahrens des oben
dargestellten Ausführungsbeispiels "super aufgeweitet", bieten die offenen
Enden eine große
umfassende Standfläche.
Im Ergebnis können
bessere Aufmachungen bzw. Verpackungen, geringere Massen und Kosten
realisiert werden.
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Die
Aufweitung wird durch die Grenzen der Materialdehnung und der Formreibung
bestimmt. Durch die Voraufweitung des Rohres mittels eines Dorns
vor der Hydroumformung, wie es oben beschrieben ist, wird der Übergang,
der auf das umgestaltete Bauteil führt, drastisch reduziert. Druck- bzw. Stoßkraft kann
unmittelbar auf die Aufweitung und die Ausdehnung des ersten Abschnitts
der offenen Enden angewandt werden. Da sehr wenig Rohr mit der Matrizenstruktur
in dem Aufweitungsbereich in Kontakt ist, entsteht wenig Reibungskraft.
Dadurch, dass das gesamte umgeformte Bauteil relativ viereckig oder
rechteckig gehalten wird, wird das Risiko der Faltenbildung während des
Drückens
bzw. Stoßens
reduziert und Zugspannungen werden gewährleistet. Die in das Bauteil
während
der Aufweitung eingebrachten Spannungen erhöhen die Festigkeit des Bauteils.
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Obgleich
die Verwendungsarten des super aufgeweiteten Bauteils 28 unbegrenzt
sind, ist eine in Betracht gezogene Anwendung für solche "super aufgeweiteten" Bauteile eine solche für Verbindungen
bei hydroumgeformten motorbetriebenen Fahrzeugrahmen bzw. -gestellen,
wie beispielsweise hintere Fugen bei Deltaantriebsgestellen, vordere
Fugen bei Aufhängungsgestellen
und Kreuz-Schnittteilen
bzw. -Rohlingen.
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Es
kann somit erkannt werden, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung
voll und ganz erfüllt worden
sind. Die voranstehenden besonderen Ausführungsformen wurden erläutert, um
die baulichen und funktionellen Grundsätze der vorliegenden Erfindung
beispielhaft darzustellen. Die vorliegende Erfindung soll sämtliche
Modifikationen, die innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche liegen, umfassen.