EP0770435B1 - Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers - Google Patents

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EP0770435B1
EP0770435B1 EP19950114847 EP95114847A EP0770435B1 EP 0770435 B1 EP0770435 B1 EP 0770435B1 EP 19950114847 EP19950114847 EP 19950114847 EP 95114847 A EP95114847 A EP 95114847A EP 0770435 B1 EP0770435 B1 EP 0770435B1
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EP
European Patent Office
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hollow profile
bending
internal pressure
tube
axle
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EP19950114847
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EP0770435A1 (de
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Egon Olszewski
Rainer Hansen
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Benteler Deustchland GmbH
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/037—Forming branched tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D9/00—Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/15—Bending tubes using mandrels or the like using filling material of indefinite shape, e.g. sand, plastic material

Definitions

  • the invention relates to a method for manufacturing an axle beam for motor vehicles by bending and Hydroforming a straight metallic hollow profile.
  • Construction workpieces such as axle beams of motor vehicles are consistently carried out today in lightweight construction. Such construction workpieces are usually around hollow molded parts made of a straight metallic mostly cylindrical tube are manufactured.
  • the hydroforming process offers for the forming processing of the pipe various possibilities.
  • a cylindrical tube is used as the initial profile under the pressure of a liquid with simultaneous axial Feed movement widened and shaped like a divided hollow tool pressed.
  • Hydroforming is described in "WT Workshop Technology" 79 (1989), pages 210 to 214. Because of its manufacturing technology Advantages is the hydroforming process, especially in the mass production of Construction workpieces, for example for the automotive industry, widespread.
  • axle support is off Contour finished.
  • add-on parts welded to the axle beam can be reinforcements, for example in the form of gusset plates, that of stabilization serve the axle carrier.
  • Such attachments are usually used however for fastening the axle carrier or Definition of other components on the axle support required.
  • JP-A-64053719 also applies a method for Production of a construction workpiece by bending and hydroforming a straight metallic hollow profile the state of the art.
  • a method for Production of a construction workpiece by bending and hydroforming a straight metallic hollow profile the state of the art.
  • the hollow profile is then used bent by inner mandrels.
  • inner Support arbors is only comparatively simple Component geometries possible.
  • the invention is based on the prior art Task based on the production of curved axle beams to make it more appropriate and economical and the number of subsequently on the construction workpiece to reduce attachments to be welded on.
  • the basic idea of the invention is First, enough material in on the straight starting profile to relocate the zones of forming, creating forming areas be preformed. The creation of the contour of the Subframe is then done by bending and hydroforming Final shaping.
  • fastening or reinforcement areas of the axle support can also be hydroformed before the bending process be shaped out of the initial profile.
  • the method according to the invention thus makes it possible in any case much of the otherwise after the final shaping parts to be welded on to be replaced.
  • the axial force is usually rigid on both sides Transfer tools to the pipe. Usually acts these are hydraulically moved pistons with corresponding shaped heads that hold the tube at both ends to lock. An increasing pressure is then built up in the pipe. As soon as this is so high that there is a deformation of the pipe in the area of the pre-deformed areas comes, the ends of the tube are in the axial direction pressed. This process is controlled depending on the internal pressure. Then there is a shift of profile material to the areas to be deformed. This is done area-specific preforming of bulges in the zones of the later bend or the later fastening or reinforcement areas.
  • the bulging takes place under the influence of a counter pressure, that works specifically in the area to be deformed. This is a precise control of the expansion process possible.
  • the size of the preformed areas is proportional for shortening the length of the hollow profile. To dilute the material or even bursting in the area of To avoid forming bulge, the forehead of the Bulging during the forming process due to the counter pressure supported.
  • the back pressure can basically be different Generated way.
  • a convenient way include counter cylinders in the manufacturing process which are coordinated with the press tool.
  • An advantage of the method is that with the first Production step first the zones of the forming are prefabricated on a straight pipe. Especially the zones the maximum deformation in which the subsequent The preformed hollow profile is bent, can be targeted to the subsequent plastic forming are prepared.
  • the bending process takes place under high internal pressure, so that the hydroformed contours remain. Wrinkling or the tube is prevented from being pressed in. By preforming the zones of maximum deformation also becomes the elastic that is otherwise typical for bending Springback avoided.
  • the subsequent one Final shaping is also done by hydraulic internal pressure performed.
  • the axle carrier receives its final one Shape. Pushing the ends of the curved construction workpiece not necessary. This is a significant procedural advantage.
  • the axle beam is used during or after the final shaping calibrated. Basically, it is possible that the final shaping only includes calibration. With the repressing the surface roughness is leveled and the Dimensional accuracy of the construction workpieces increased. In addition, the strength is increased during calibration.
  • axle beam is attached Mounting openings are provided.
  • the assembly openings can be used for the attachment of additional components as well as for the implementation of other components, such as a brake line be.
  • the assembly openings are made at effective internal pressure. In this way it is avoided that the construction workpiece at the cutting Production of the assembly openings, for example by cutting or punching, deformed.
  • the construction workpiece Before the hydraulic final shaping, the construction workpiece, depending on the design, also be flattened in areas.
  • the preformed Bulges and / or sections of the construction workpiece flattened. This process takes place in the hydroforming tool.
  • Control devices and hydraulic devices the production system can be used for preforming, used in the bending process as well as in the final shaping will.
  • the number of attachments to be welded reduced. Necessary fastening or reinforcement areas on the body of the construction workpiece can be made in one piece from the initial profile shape out. The extra effort for that The provision and definition of attachments is minimized or can even depend on the construction workpiece be completely saved.
  • the invention allows the production of a simple and more economical designed axle carrier for motor vehicles.
  • a curved axle beam is made from a tube in one piece with integrated fastening or Reinforcement areas made.
  • Hydroforming carried out with feeding on the straight tube.
  • the zones of maximum deformation preformed.
  • the preformed Areas are then created according to the respective requirements pressed flat. So fastening or Reinforcement areas are formed.
  • the axle support gets its final shape. If necessary, the axle beam is then attached Provide holes, the punching as described below Internal pressure takes place.
  • FIG. 1 shows the manufacture of an axle support 1 for a passenger car, based on an initial profile in the form of a straight, round in cross section Tube 2.
  • the axle support 1 (Figure 1E and Figure 1F) essentially comprises two tubular longitudinal sections 3, which over a middle section 4 are connected to each other. Of the Center section 4 transmits in particular torsion and Bending forces from the longitudinal sections 3 in the central section 4 be directed. In the transitions 5 from the longitudinal sections 3 to the central section 4 are on Axle beam 1 formed areas 6. these can for example also for attaching attachments.
  • the tube 2 is provided in a fixed initial length L A , which is matched to the dimensions of the axle support 1 or to the forming processes carried out during manufacture (FIG. 1A).
  • bulges 7 are preformed on the tube 2 ( Figure 1B).
  • the preforming is done by hydraulic Internal pressure, with an axial pushing at the same time the ends 8 is made.
  • the resultant is not mandatory, but advantageous preformed tube 2 'then a heat treatment subjected to medium annealing. This can result in the Preforming internal stress of the tube 2 'is reduced will.
  • the axis contour 2 '' is then created by bending ( Figure 1C).
  • the tube stands during the bending process 2 'under high internal pressure, so that the hydroformed contour preserved.
  • the bending process can also affect connect a heat treatment.
  • the hydroforming tool is then used in an intermediate step a flattening made (Figure 1D).
  • Figure 1D Here, the Areas 6 'flattened.
  • Figure 1E receives the axle beam 1 its final contour with the required dimensional accuracy (Calibration). With effective internal pressure further punched the mounting holes 9. So will prevents the contour of the axle beam 1 from being pressed in becomes.
  • the preforming is carried out in a press tool 11 (compare Figures 2 and 3).
  • the press tool 11 has two tool halves 12, 13 on. On the two end sides 14, 15 an axial punch 16, 17 is arranged in each case. Furthermore has the press tool 11 in the zones where the bulges are preformed, adapted to this Removal openings 18. Here are counter cylinders 19 arranged, the piston 20 of the contour of the bulges are trained accordingly.
  • the tool halves 12, 13 are moved together hydraulically.
  • the tube 2 is at both ends 8 by likewise hydraulically moved pistons 21 with correspondingly shaped Heads 22 closed.
  • the tube 2 is then with a Pressurized media.
  • the supply of the print medium takes place via a dashed line in FIG Internal high-pressure line 23, which runs through the pistons 21 is.
  • the preformed tube 2 ' is then bent. Of the Bending process is shown in Figures 4 and 5.
  • the preformed tube 2 ' is used by a bending tool 25 added.
  • the ends 8 are through the adapter 26 closed.
  • the Center section 4 fixed by the counter contour 29.
  • the pre-shaped axis contour 2 '' is after the bending process a hydroforming tool 30 in which the Final shaping is carried out (Figure 6).
  • the areas 6 ' are first flattened, whereby the forming areas 6 get their configuration.
  • the axis contour 2 '' is also in the areas 6 ' slightly flattened on the top (see also Figure 7).
  • the adapter 31 positively closed.
  • hydraulically Final shaping in which the axle support 1 with the required Dimensional accuracy is calibrated. After that become the assembly openings 9 when the internal pressure acts punched.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers für Kraftfahrzeuge durch Biegen und Hydroformen eines geraden metallischen Hohlprofils.
Konstruktionswerkstücke wie Achsträger von Kraftfahrzeugen werden heute konsequent in Leichtbauweise ausgeführt. Bei solchen Konstruktionswerkstücken handelt es sich üblicherweise um Hohlformteile, die aus einem geraden metallischen, meist zylindrischen Rohr herstellt werden. Für die umformende Bearbeitung des Rohrs bietet das Innenhochdruck-Umformverfahren vielfältige Möglichkeiten. Hierbei wird ein zylindrisches Rohr als Ausgangsprofil unter dem Druck einer Flüssigkeit bei gleichzeitiger axialer Vorschubbewegung aufgeweitet und an die Form eines geteilten Hohlwerkzeugs angepreßt. Das Innenhochdruck-Umformen ist unter anderem beschrieben in "WT Werkstattstechnik" 79 (1989), Seiten 210 bis 214. Wegen seiner fertigungstechnischen Vorteile ist das Innenhochdruck-Umformverfahern, insbesondere bei der Massenproduktion von Konstruktionswerkstücken, beispielsweise für den Automobilbau, weit verbreitet.
Bei der Herstellung von gebogenen Achsträgern wird bislang so vorgegangen, daß Rohre zunächst vorgebogen werden. Hierbei werden die Rohre in eine Form gebracht, welche dem späteren Konturverlauf des Achsträgers entspricht. Anschließend wird das gebogene Hohlprofil hydroformtechnisch in die endgültige Form gebracht. Diese Vorgehensweise, wie sie beispielsweise in der DE-PS 40 17 072 (Nächster Stand der Technik) beschrieben ist, hat sich grundsätzlich bewährt.
Nach dem Hydroformvorgang ist der Achsträger von seiner Kontur her fertiggestellt. Jetzt werden Anbauteile schweißtechnisch am Achsträger festgelegt. Bei solchen Anbauteilen kann es sich um Verstärkungen handeln, beispielsweise in der Form von Knotenblechen, die der Stabilisierung des Achsträgers dienen. Meist werden solche Anbauteile jedoch zur Befestigung des Achsträgers bzw. zur Festlegung anderer Bauteile am Achsträger benötigt.
Die nachträgliche Anbringung der Anbauteile ist kosten- und arbeitsintensiv. Neben der mengen- und termingerechten Bereitstellung der Anbauteile ist der Aufwand für die schweißtechnische Festlegung hoch. Dementsprechend ist eine Rationalisierung des Herstellungsverfahrens wünschenswert.
Durch die JP-A-64053719 gilt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Konstruktionswerkstücks durch Biegen und Hydroformen eines geraden metallischen Hohlprofils zum Stand der Technik. Hierbei werden zunächst mittels hydraulischem Innendruck Ausbauchungen im Biegebereich erstellt. Anschließend wird das Hohlprofil unter Einsatz von inneren Stützdornen gebogen. Der Einsatz von inneren Stützdornen ist jedoch nur bei vergleichsweise einfachen Bauteilgeometrien möglich.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von gebogenen Achsträgern zweckmäßiger und wirtschaftlicher zu gestalten und die Anzahl der nachträglich am Konstruktionswerkstück anzuschweißenden Anbauteile zu verringern.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.
Der grundsätzliche Erfindungsgedanke besteht darin, zunächst am geraden Ausgangsprofil genügend Material in die Zonen der Umformung zu verlagern, wodurch Umformbereiche vorgeformt werden. Die Herstellung der Kontur des Achsträgers erfolgt anschließend durch Biegen und hydroformtechnische Endformung.
Insbesondere können so vor dem Biegevorgang auch Befestigungs- bzw. Verstärkungsbereiche des Achsträgers hydroformtechnisch aus dem Ausgangsprofil herausgeformt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es damit, jedenfalls einen großen Teil der ansonsten nach der Endformung anzuschweißenden Anbauteile zu ersetzen.
Bei der Herstellung der Achsträger wird zunächst von einem geraden metallischen Hohlprofil in Form eines Rohrs ausgegangen. Dieses wird in ein mehrteiliges Pressenwerkzeug eingelegt. Das Pressenwerkzeug ist so gestaltet, daß es die gezielte Vorformung an den erforderlichen Bereichen zuläßt, ohne daß es zu einer nachteiligen Wandverdünnung in diesen Zonen kommt. Nach dem Schließen des Pressenwerkzeugs wird das Rohr mit einem hydraulischen Innendruck und einer an den Enden des Rohrs angreifenden Axialkraft belastet.
Die Axialkraft wird in der Regel beidseitig mit starren Werkzeugen auf das Rohr übertragen. Üblicherweise handelt es sich hierbei um hydraulisch bewegte Kolben mit entsprechend geformten Köpfen, die das Rohr an beiden Enden abschließen. Im Rohr wird dann ein steigender Druck aufgebaut. Sobald dieser so hoch ist, daß es zu einer Verformung des Rohrs im Bereich der vorzuverformenden Bereiche kommt, werden die Enden des Rohrs in axialer Richtung gedrückt. Dieser Vorgang ist innendruckabhängig gesteuert. Es kommt dann zu einer Verlagerung von Profilmaterial an die zu verformenden Bereiche. Hierdurch erfolgt eine bereichsweise gezielte Vorformung von Ausbauchungen in den Zonen der späteren Biegung oder der späteren Befestigungs- bzw. Verstärkungsbereiche.
Das Ausbauchen erfolgt unter dem Einfluß eines Gegendrucks, der gezielt in dem zu verformenden Bereich wirkt. Damit ist eine präzise Steuerung des Ausbauchvorgangs möglich. Die Größe der vorgeformten Bereiche ist proportional zur Längenkürzung des Hohlprofils. Um eine Materialverdünnung oder gar ein Bersten im Bereich der sich bildenden Ausbauchung zu vermeiden, wird die Stirn der Ausbauchung während des Umformens durch den Gegendruck gestützt.
Der Gegendruck kann grundsätzlich auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. In zweckmäßiger Weise lassen sich Gegenhaltezylinder in den Fertigungsprozeß einbinden, welche mit dem Pressenwerkzeug wirkungskoordiniert sind.
Ein Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß mit dem ersten Fertigungsschritt zunächst die Zonen der Umformung am geraden Rohr vorgefertigt werden. Insbesondere die Zonen der maximalen Umformung, in denen die anschließende Biegung des vorgeformten Hohlprofils vorgenommen wird, können so gezielt entsprechend auf die sich anschließende plastische Umformung vorbereitet werden.
Der Biegevorgang erfolgt unter hohem Innendruck, so daß die hydrogeformten Konturen bestehen bleiben. Eine Faltenbildung oder ein Eindrücken des Rohrs wird unterbunden. Durch die Vorformung der Zonen der maximalen Umformung wird auch die ansonsten für das Biegen typische elastische Rückfederung vermieden. Die sich anschließende Endformung wird ebenfalls durch hydraulischen Innendruck vorgenommen. Hierbei erhält der Achsträger seine endgültige Form. Ein Nachschieben der Enden des gebogenen Konstruktionswerkstücks ist nicht erforderlich. Dies ist ein wesentlicher verfahrenstechnischer Vorteil.
Der Achsträger wird während oder nach der Endformung kalibriert. Grundsätzlich ist es möglich, daß die Endformung nur noch die Kalibrierung umfaßt. Mit der Nachpressung wird die Oberflächenrauhigkeit eingeebnet und die Maßgenauigkeit der Konstruktionswerkstücke gesteigert. Darüberhinaus wird beim Kalibrieren die Festigkeit erhöht.
In einem weiteren Arbeitsgang wird der Achsträger mit Montageöffnungen versehen werden. Die Montageöffnungen können sowohl für die Befestigung von zusätzlichen Bauteilen als auch für die Durchführung von anderen Bauteilen, wie beispielsweise einer Bremsleitung, erforderlich sein. Die Herstellung der Montageöffnungen erfolgt bei wirkendem Innendruck. Auf diese Weise wird vermieden, daß sich das Konstruktionswerkstück bei der schneidtechnischen Herstellung der Montageöffnungen, beispielsweise durch Ausschneiden oder Lochen, verformt.
Vor der hydraulischen Endformung kann das Konstruktionswerkstück, je nach konstruktiver Ausgestaltung, auch noch bereichsweise geplättet werden. Hierbei werden die vorgeformten Ausbauchungen und/oder Abschnitte des Konstruktionswerkstücks abgeflacht. Dieser Vorgang erfolgt im Hydroformwerkzeug.
Die Steuereinrichtungen und die hydraulischen Einrichtungen der Fertigungsanlage können sowohl bei der Vorformung, beim Biegevorgang als auch bei der Endformung verwendet werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahrens wird die Anzahl der anzuschweißenden Anbauteile verringert. Notwendige Befestigungs- oder Verstärkungsbereiche am Körper des Konstruktionswerkstücks lassen sich einstückig aus dem Ausgangsprofil herausformen. Der zusätzliche Aufwand für die Bereitstellung und Festlegung von Anbauteilen wird minimiert oder kann sogar je nach Konstruktionswerkstück vollkommen eingespart werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 3 zu sehen. Danach kann das Konstruktionswerkstück sowohl vor dem Biegevorgang als auch nach dem Biegevorgang einer Wärmebehandlung durch Glühen unterzogen werden. Hierbei werden die durch den Verformungsvorgang entstandenen Eigenspannungen reduziert. Auch Verzerrungen des Gefüges infolge der Verformung können so zurückgeführt werden. Der Werkstoff des Konstruktionswerkstücks erhält dementsprechend die für die Weiterverarbeitung erwünschten Eigenschaften.
Die Erfindung erlaubt die Herstellung eines einfacher und ökonomischer gestalteten Achsträgers für Kraftfahrzeuge. Ein solcher gebogener Achsträger ist aus einem Rohr einstückig mit integrierten Befestigungs- bzw. Verstärkungsbereichen hergestellt. Dazu wird zunächst das Hydroformen mit Nachschieben am geraden Rohr vorgenommen. Hierbei werden die Zonen der maximalen Umformung vorgeformt. Anschließend erfolgt das Biegen des hydrogeformten Rohrs unter Innendruck. Die vorgeformten Bereiche werden dann entsprechend den jeweiligen Erfordernissen flach eingedrückt. So können Befestigungs- bzw. Verstärkungsbereiche ausgebildet werden. Durch Hydroformen bzw. Kalibrieren erhält der Achsträger seine Endform. Falls erforderlich, wird der Achsträger anschließend mit Löchern versehen, wobei das Lochen wie beschrieben unter Innendruck erfolgt.
Bei dem Achsträger ist die Anzahl der anzuschweißenden Anbauteile reduziert. Infolge dessen ist seine Herstellung wirtschaftlicher. Durch die Einsparung an nachträglich anzuschweißenden Anbauteilen ergibt sich auch eine Gewichtseinsparung. Dies wirkt sich wiederum positiv auf den Kraftstoffverbrauch und den Schadstoffausstoß eines mit dem erfindungsgemäßen Achsträger ausgerüsteten Kraftfahrzeugs aus.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In allen Zeichnungen tragen einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen. Es zeigen:
Figur 1
in einer schematisierten Ablaufdarstellung den Fertigungsprozeß für einen Achsträger;
Figur 2
in der Ansicht, teilweise im vertikalen Längsschnitt ein Pressenwerkzeug bei der Vorformung;
Figur 3
in der Seitenansicht die Darstellung der Figur 2 entlang der Linie III-III;
Figur 4
einen Teilschritt des Biegevorgangs;
Figur 5
eine weitere Darstellung des Biegevorgangs;
Figur 6
die Darstellung eines Achsträgers bei der Endformung in der Draufsicht;
Figur 7
einen Schnitt durch die Darstellung der Figur 6 entlang der Linie VII-VII.
Die Figur 1 zeigt die Fertigung eines Achsträgers 1 für einen Personenkraftwagen, ausgehend von einem Ausgangsprofil in Form eines geraden, im Querschnitt runden Rohrs 2.
Der Achsträger 1 (Figur 1E und Figur 1F) umfaßt im wesentlichen zwei rohrförmige Längsabschnitte 3, die über einen Mittenabschnitt 4 miteinander verbunden sind. Der Mittenabschnitt 4 überträgt insbesondere Torsions- und Biegekräfte, die von den Längsabschnitten 3 in den Mittenabschnitt 4 geleitet werden. In den Übergängen 5 von den Längsabschnitten 3 zum Mittenabschnitt 4 sind am Achsträger 1 Umformbereiche 6 ausgebildet. Diese können beispielsweise auch zur Befestigung von Anbauteilen dienen.
Zur Fertigung des Achsträgers 1 wird das Rohr 2 in einer fixen Ausgangslänge LA bereitgestellt, welche abgestimmt ist auf die Dimensionen des Achsträgers 1 bzw. auf die bei der Fertigung vorgenommenen Umformvorgänge (Figur 1A).
Zunächst werden am Rohr 2 Ausbauchungen 7 vorgeformt (Figur 1B). Die Vorformung erfolgt durch hydraulischen Innendruck, wobei gleichzeitig ein axiales Nachschieben der Enden 8 vorgenommen wird. Auf diese Weise wird Profilmaterial an die vorzuformenden Bereiche 6' verlagert. Dies sind in dem dargestellten Beispiel die Zonen 7', in denen auch die maximale Umformung beim späteren Biegevorgang erfolgt.
Nicht zwingend, aber vorteilhaft wird das so entstandene vorgeformte Rohr 2' anschließend einer Wärmebehandlung mittes Glühen unterzogen. Hierdurch kann die infolge der Vorformung entstandene Eigenspannung des Rohrs 2' reduziert werden.
Die Erstellung der Achskontur 2'' erfolgt anschließend durch Biegen (Figur 1C). Beim Biegevorgang steht das Rohr 2' unter hohem Innendruck, so daß die hydrogeformte Kontur erhalten bleibt. Auch an den Biegevorgang kann sich eine Wärmebehandlung anschließen.
Im Hydroformwerkzeug wird dann in einem Zwischenschritt ein Plätten vorgenommen (Figur 1D). Hierbei werden die Bereiche 6' abgeflacht. In der sich anschließenden hydraulischen Endformung (Figur 1E) erhält der Achsträger 1 seine abschließende Kontur mit der erforderlichen Maßgenauigkeit (Kalibrierung). Bei wirkendem Innendruck werden weiterhin die Montageöffnungen 9 gestanzt. So wird verhindert, daß die Kontur des Achsträgers 1 eingedrückt wird.
In einem abschließenden Fertigungsschritt (Figur 1F) wird ein Beschneiden der Eckbereiche 10 des Achsträgers 1 vorgenommen.
Die Vorformung, wie in Figur 1B schematisch dargestellt, wird in einem Pressenwerkzeug 11 vorgenommen (vergleiche Figuren 2 und 3). Das Pressenwerkzeug 11 weist zwei Werkzeughälften 12, 13 auf. An den beiden Endseiten 14, 15 ist jeweils ein Axialstempel 16, 17 angeordnet. Desweiteren verfügt das Pressenwerkzeug 11 in den Zonen, in denen die Ausbauchungen vorgeformt werden, über diesen angepaßte Ausbauchöffnungen 18. Hier sind Gegenhaltezylinder 19 angeordnet, deren Kolben 20 der Kontur der Ausbauchungen entsprechend ausgebildet sind.
Nach dem Einlegen des Rohrs 2 in das Pressenwerkzeug 11 werden die Werkzeughälften 12, 13 hydraulisch zusammengefahren. Das Rohr 2 wird an beiden Enden 8 durch ebenfalls hydraulisch bewegte Kolben 21 mit entsprechend geformten Köpfen 22 verschlossen. Das Rohr 2 wird dann mit einem Druckmedium beaufschlagt. Die Zuführung des Druckmediums erfolgt über eine in der Figur 2 gestrichelt angedeutete Innenhochdruckleitung 23, welche durch die Kolben 21 geführt ist.
In der nächsten Phase wird auf das Rohr 2 eine axiale Kraft ausgeübt, der durch die beiden gegeneinander wirkenden Axialstempel 16, 17 entsteht. Durch die Axialkräfte werden die Köpfe 22 in die Rohrenden 8 hineingedrückt und dichten so formschlüssig den Innenraum 24 ab. Gleichzeitig wächst innerhalb des Rohrs 2 der Flüssigkeitsdruck. Durch den Innendruck bei gleichzeitiger axialer Belastung gelangt das Rohr 2 in einen plastischen Zustand und beginnt, sich auszubauchen. Innendruckabhängig gesteuert werden nun die Kolben 20 der Gegenhaltezylinder 19 zurückgefahren. Damit kommt es zu einer gezielten Materialverlagerung in die Ausbauchöffnungen 18 unter gleichzeitigem axialen Nachschieben der Rohrenden 8, wodurch das gewünschte vorgeformte Rohr 2' entsteht.
Das vorgeformte Rohr 2' wird anschließend gebogen. Der Biegevorgang ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Hierzu wird das vorgeformte Rohr 2' von einem Biegewerkzeug 25 aufgenommen. Die Enden 8 werden durch die Adapter 26 verschlossen. Anschließend wird das Rohr 2' mit Innendruck beaufschlagt. An den Längsabschnitten 3 greifen schwenkbar ausgebildete Werkzeugteile 27 an und biegen diese über die Formkontur 28. Beim Biegevorgang wird der Mittenabschnitt 4 durch die Gegenkontur 29 fixiert.
Die so vorgeformte Achskontur 2'' wird nach dem Biegevorgang einem Hydroformwerkzeug 30 zugeführt, in dem die Endformung vorgenommen wird (Figur 6). Im Hydroformwerkzeug wird zunächst ein Plätten der Bereiche 6' vorgenommen, wodurch die Umformbereiche 6 ihre Konfiguration erhalten. Auch die Achskontur 2'' ist in den Bereichen 6' oberseitig leicht abgeflacht (siehe auch Figur 7). Anschließend wird die Achskontur 2'' durch die Adapter 31 formschlüssig verschlossen. Hydraulisch erfolgt dann die Endformung, bei der der Achsträger 1 mit der erforderlichen Maßgenauigkeit kalibriert wird. Im Anschluß daran werden die Montageöffnungen 9 bei wirkendem Innendruck gestanzt.
Bezugszeichenaufstellung
1
- Achsträger
2
- Rohr
2' - vorgeformtes Rohr
2''- Achskontur
3
- Längsabschnitt
4
- Mittenabschnitt
5
- Übergang
6
- Umformbereich
6' - Bereich v. 6
7
- Ausbauchung
7' - Zone der max. Umformung
8
- Ende v. 2
9
- Montageöffnung
10
- Eckbereich
11
- Pressenwerkzeug
12
- Werkzeughälfte
13
- Werkzeughälfte
14
- Endseite v. 11
15
- Endseite v. 11
16
- Axialstempel
17
- Axialstempel
18
- Ausbauchöffnung
19
- Gegenhaltezylinder
20
- Kolben v. 19
21
- Kolben v. 16 u. 17
22
- Kopf v. 21
23
- Innenhochdruckleitung
24
- Innenraum v. 2
25
- Biegewerkzeug
26
- Adapter
27
- Werkzeugteile
28
- Formkontur
29
- Gegenkontur
30
- Hydroformwerkzeug
31
- Adapter
LA
- Ausgangslänge

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers (1) für Kraftfahrzeuge durch Biegen und Hydroformen eines geraden, metallischen Hohlprofils (2), gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:
    a) Belastung des Hohlprofils (2) mit einem hydraulischen Innendruck und mit einer an den Enden (8) des Hohlprofils (2) angreifenden Axialkraft, unter bereichsweise, gezielter Vorformung von Ausbauchungen (7) aus dem Material des Hohlprofils (2) sowie Verlagerung von Profilmaterial an die zu verformenden Bereiche (6', 7'), wobei das Ausbauchen unter dem Einfluß von in dem zu verformenden Bereich wirkenden Gegendruck ausgeführt wird,
    b) Biegen des vorgeformten Hohlprofils (2') unter hydraulischem Innenduck,
    c) Endformung durch hydraulischen Innendruck, wobei der Achsträger (1) während oder nach der Endformung kalibriert wird,
    d) Herstellung von Montageöffnungen (9) bei wirkendem Innendruck.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeformte Hohlprofil vor dem Biegen geglüht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil nach dem Biegen geglüht wird.
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