EP0895819B1 - Method and apparatus for forming a connecting portion on a hollow profile - Google Patents
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Definitions
- the invention has for its object a generic To further develop a method and a generic device, that the training of a space-saving for a later assembly in a correct position and with respect to the contour mounting connection matched to the mounting part in simple Process reliable even with the requirement of high degrees of deformation is achieved.
- Fig. 1 is an internal high-pressure forming tool 1 of the invention Device shown, which in an upper tool 2 and a lower tool not shown here is divided.
- the upper tool 2 has a bushing 3, which opens into the engraving 4 of the forming tool 1.
- the implementation 3 can have any geometric cross section, is here however as a circular cylindrical guide bore educated.
- the stamp 5 is located in FIG. 1 with its end face 7 still within the implementation 3, being within the in the Forming tool 1 inserted hollow profile 6 no internal high pressure is produced.
- the pressure inside the pressurized fluid filled hollow profile 6 can be atmospheric pressure or a have a pressure level below the forming pressure.
- the hollow profile 6 can also be empty. A filling can do so be of advantage that when denting the hollow profile 6 an unexpected crack of the hollow profile 6 due to an occurring leakage in a simple manner before the high pressure is applied can be detected. on the other hand the filling brings an unwanted resistance to the engraving moving punch 5 denting the hollow profile 6.
- stamp 5 has an external thread on its circumference carries that in the course of the process as an internal thread 19 in the hollow profile wall 13 by pressing by means of internal high pressure impresses (Fig. 4).
- the stamp 5 can be done after Production of such an assembly connection in a simple manner be unscrewed from the assembly connection.
- the thread can be a screw thread or for a bayonet lock be trained accordingly. This makes it extremely easy Way on curved surfaces, such as the hollow profile 6, without intermediate part and complex welding or gluing work durable screw connections are formed.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Montageanbindung
an einem Hohlprofil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.The invention relates to a method for producing a mounting connection
on a hollow profile according to the preamble of the claim
1 and an apparatus for performing the method
according to the preamble of
Ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 41 03 083 C1 bekannt. Darin wird ein Metallrohr-Abzweig beschrieben, der mittels Innenhochdruckumformens hergestellt wird. Hierbei werden gleichzeitig teilkreiszylindrische Ausstülpungen mit ebenen Montageflächen für die Anordnung jeweils einer Lambda-Sonde ausgeformt. Derartige ausgestülpte Montageflächen sind infolge der Innenhochdruckumformung zwar für den jeweiligen Anwendungszweck genau lagegerecht ausgebildet, erfordern jedoch zusätzlichen Bauraum, der bei engen Bauverhältnissen unerwünscht ist. Des weiteren können zwar auf das zu montierende Teil präzise abgestimmte Montageflächen erzeugt werden, jedoch ist das dafür speziell ausgeformte Umformwerkzeug in seiner Herstellung sehr aufwendig und durch seine Ausformung auf eine ganz bestimmte Art von Montageflächen ein für allemal festgelegt und daher für die Ausbildung verschiedenartig zu gestaltender Montageflächen gänzlich ungeeignet. Weiterhin ist die Herstellung von Montageflächen, die hohe Umformgrade am Hohlprofil erfordern, prozeßsicher nicht möglich, da durch das reine Aufweiten die Dehnfähigkeit des Hohlprofilmaterial bald überschritten ist, wobei das Hohlprofil dann birst. A generic method or a generic device is known from DE 41 03 083 C1. In it is a metal pipe branch described by means of hydroforming will be produced. Here are partially circular cylindrical Protrusions with flat mounting surfaces for arrangement each formed a lambda probe. Such turned out Mounting surfaces are due to the internal high pressure forming trained precisely for the respective application, however, require additional installation space that is narrow Construction is undesirable. Furthermore, although on the part to be assembled creates precisely coordinated assembly surfaces are, however, is the specially shaped forming tool very complex to manufacture and through its Forming on a specific type of mounting surface fixed for all and therefore different for training assembly surfaces to be designed completely unsuitable. Furthermore, the production of assembly surfaces, the high degrees of deformation required on the hollow profile, not reliably possible, because the expansion of the hollow profile material due to the pure expansion soon exceeded, the hollow profile then bursts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß die Ausbildung einer bauraumsparenden für eine spätere Montage lagegerechten und bezüglich der Kontur exakt auf das Montageteil abgestimmten Montageanbindung in einfacher Weise selbst mit dem Erfordernis hoher Umformgrade prozeßsicher erreicht wird.The invention has for its object a generic To further develop a method and a generic device, that the training of a space-saving for a later assembly in a correct position and with respect to the contour mounting connection matched to the mounting part in simple Process reliable even with the requirement of high degrees of deformation is achieved.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches
1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale
des Patentanspruches 6 hinsichtlich der Vorrichtung gelöst.The task is according to the invention by the features of the claim
1 regarding the procedure and the characteristics
of
Dank der Erfindung wird eine in das Hohlprofil eingesenkte Anbindung für die Montage geschaffen, wodurch das Erfordernis eines zusätzlichen Bauraumes zum Fügen des Hohlprofiles mit einem Montageteil nicht anfällt, so daß die Montage extrem bauraumsparend ausführbar ist. Aufgrund des Innenhochdruck-Umformverfahrens wird die Anbindungsstelle des Hohlprofils bezüglich ihrer Relativlage toleranzfrei gebildet und in der Konturierung durch eine entsprechende Ausbildung des Stempels in Zusammenwirkung mit dem Innenhochdruck quasi formnegativ auf die Verbindungsstelle des Montageteils in vorteilhafter Weise abgestimmt, wobei eine sichere, haltbare Fügeverbindung zwischen dem Hohlprofil und dem Montageteil erzielt wird, bei der ein optimaler Formschluß und somit eine für die Fügeverbindung optimale paßgenaue Anlage der beiden Fügepartner, des Hohlprofiles und des Montageteils, aneinander besteht. Durch die Verwendung eines Stempels für die Ausformung der Anbindungsstelle wird die Herstellungsvorrichtung für diese wesentlich flexibilisiert, da durch den einfachen Austausch des Stempels mannigfaltige Anbindungstellen ausgeformt werden können ohne daß ein vollkommen neues Umformwerkzeug erforderlich ist. Auch ist der einfache Austausch eines abgenutzten Stempels für einen neuwertigen in der Kostenbetrachtung erheblich günstiger als die Nacharbeitung eines ganzen Werkzeuges oder gar als der Ersatz des gebrauchten Werkzeuges durch ein neues. Durch die Erfindung können auch Anbindungsstellen am Hohlprofil mit hohen Umformgraden hergestellt werden, da durch das Einbeulen eine günstige Vorverformung des Hohlprofiles erreicht wird, bei der auch Bereiche des Hohlprofiles, die ursprünglich vor der Einbeulung von der Anbindungsstelle weiter abgelegen sind, durch das Einbeulen zu dieser Stelle eingezogen werden, so daß für die Endausformung mittels Innenhochdruck genügend Hohlprofilmaterial vorhanden ist. Des weiteren ist das dadurch zusätzlich erhaltene Material schon vor der Innenhochdruckbeaufschlagung in Richtung der Hohlprofilmitte gedrückt, so daß der Stempel allein durch das Einbeulen von der Hohlprofilwandung in einer der Endform der Montageanbindung angenäherten Grobform umgeben ist. Durch den Innenhochdruck muß dann lediglich die endgültige Anlage des Hohlprofilmaterials am in dieser Einbeulstellung verharrenden Stempel erbracht werden. Dazu werden jedoch nur geringe Umformgrade benötigt, wobei damit insgesamt ein Versagen des Hohlprofilmaterials in Form eines Berstens vermieden wird. Somit ergibt die Erfindung ein Verfahren, durch das die Herstellung einer derartigen in das Hohlprofil eingesenkten Montageanbindung in einfacher Weise prozeßsicher erfolgen kann.Thanks to the invention, a connection is countersunk into the hollow profile created for assembly, eliminating the need for a additional space for joining the hollow profile with a Mounting part does not occur, so that the installation extremely space-saving is executable. Due to the hydroforming process becomes the connection point of the hollow profile with respect to their Relative position formed tolerance-free and in the contouring through appropriate training of the stamp in cooperation with the internal high pressure quasi-negative on the connection point of the assembly part in an advantageous manner, being a secure, durable joint between the hollow profile and the mounting part is achieved in which a optimal form fit and thus an optimal one for the joint connection precise fit of the two joining partners, the hollow profile and the mounting part, exists together. By using it a stamp for the formation of the connection point the manufacturing device is made considerably more flexible for this, as varied by simply replacing the stamp Connection points can be formed without a completely new forming tool is required. That too is easy replacement of a worn stamp for a new one in terms of costs considerably cheaper than that Reworking an entire tool or even as a replacement of the used tool with a new one. By the invention can also connect points on the hollow profile with high degrees of deformation be made, because the denting a cheap Pre-deformation of the hollow profile is achieved, including areas of the hollow profile, which was originally before the dent further away from the connection point, due to the dent be drafted in at this point, so that for the Final shaping by means of internal high pressure enough hollow profile material is available. Furthermore, this is additionally obtained Material before the high pressure is applied Pressed towards the center of the hollow profile so that the stamp alone by denting the hollow profile wall in one of the Final shape of the assembly connection is roughly surrounded. Due to the internal high pressure, only the final system has to be used of the hollow profile material on the one remaining in this dent position Stamps are provided. However, this will only be minor Degrees of deformation required, with a total failure the hollow profile material in the form of bursting is avoided. Thus, the invention provides a process by which the manufacture such a mounting connection countersunk into the hollow profile can be done reliably in a simple manner.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen
entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand
zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele
nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:
In Fig. 1 ist ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug 1 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt, welches in ein Oberwerkzeug
2 und ein hier nicht weiter dargestelltes Unterwerkzeug
geteilt ist. Das Oberwerkzeug 2 weist eine Durchführung 3 auf,
die in die Gravur 4 des Umformwerkzeuges 1 mündet. Die Durchführung
3 kann jeden beliebigen geometrischen Querschnitt besitzen,
ist hier jedoch als kreiszylindrische Führungsbohrung
ausgebildet.In Fig. 1 is an internal high-pressure forming tool 1 of the invention
Device shown, which in an upper tool
2 and a lower tool not shown here
is divided. The upper tool 2 has a
In der Durchführung 3 ist ein Stempel 5 verschiebbar geführt,
der rückseitig mit einem vorzugsweise hydraulischen Antrieb
verbunden ist. Der Stempel 5 weist an seiner einem in der Gravur
4 eingelegten Hohlprofil 6 zugewandten Stirnseite 7 eine
Prägekontur 8 auf, die die Stirnseite 7 abgerundet gestaltet
und die zentrisch eine noppenartige Erhebung 9 zum Hohlprofil 6
besitzt. Der Verlauf der Prägekontur 8 kann jedoch beliebig
ausgebildet sein, wobei abgerundete Konturen für das unten erläuterte
Verfahren günstig sind, da keine eventuell rißverursachende
scharfe Kanten auftreten. Die Prägekontur 8 muß auf alle
Fälle formnegativ auf die gewünschte Kontur der zu erzeugenden
Montageanbindung 10 abgestimmt sein, es sei denn, der Stempel 5
würde in einem Verfahrenszwischenschritt nach dem Einbeulen gegen
einen anderen Stempel ausgetauscht, der dann die geeignete
Kontur zur Ausbildung der gewünschten Montageanbindung 10 besitzt
und die Einbeullage des Stempels 5 einnimmt. Somit könnte
das Hohlprofil 6 mit dem abgerundeten Stempel 5 schonend eingebeult
werden, wonach bei der endgültigen Formgebung der Montageanbindung
10 durch Erzeugen eines Innenhochdruckes der die
Stelle des Stempels 5 einnehmende Stempel an seiner Stirnseite
auch scharfkantig ausgebildet sein kann. Allerdings erfordert
dieser Zwischenschritt Prozeßzeit und begründet zusätzlichen
werkzeugtechnischen Aufwand und Kosten.In the
In Fig. 1 befindet sich der Stempel 5 mit seiner Stirnseite 7
noch innerhalb der Durchführung 3, wobei innerhalb des in das
Umformwerkzeug 1 eingelegten Hohlprofiles 6 noch kein Innenhochdruck
erzeugt wird. Der Druck innerhalb des mit Druckfluid
gefüllten Hohlprofiles 6 kann Atmosphärendruck sein oder ein
unter dem Umformdruck liegendes Druckniveau besitzen. Das Hohlprofil
6 kann auch noch unbefüllt sein. Eine Befüllung kann dahingehend
von Vorteil sein, daß beim Einbeulen des Hohlprofiles
6 ein wider Erwarten entstehender Riß des Hohlprofiles 6 aufgrund
einer auftretenden Leckage in einfacher Weise vor der Innenhochdruckbeaufschlagung
detektiert werden kann. Andererseits
bringt die Befüllung einen unerwüschten Widerstand dem in Gravur
fahrenden das Hohlprofil 6 einbeulenden Stempel 5 entgegen.The
Nach dem Schließen des Umformwerkzeuges 1 wird in drucklosem
Zustand des Hohlprofiles 6 der Stempel 5 aus der Durchführung 3
heraus auf das Hohlprofil 6 gefahren, wobei dieses vom Stempel
5 gemäß Fig. 2 eingebeult wird. Bei der Einbeulung wird Hohlprofilmaterial
aus den an die zu erzeugende Anbindungsstelle
anschließenden Bereichen 11 des Hohlprofiles 6 herangezogen. Am
Hohlprofil 6 bildet sich eine einwärtsgekehrte Kuppe 12 aus,
wobei die Profilwandung 13 nur an den bei der Einbeulung das
Hohlprofil 6 beaufschlagenden Stellen 14,15,16 des Stempels 5
anliegt. Zwischen der Hohlprofilwandung 13 und dem Stempel 5
bilden sich dabei anlagefreie Zwischenräume 17,18 aus.After closing the forming tool 1 is in depressurized
State of the
Im weitergehenden Verfahrensschritt nach Fig. 3 wird nun das in
das Hohlprofil 6 eingeleitete Druckfluid auf Hochdruck gespannt,
während der Stempel 5 in seiner Einbeulstellung verharrt.
Hierbei wird der Stempel 5 rückseitig von seinem Antrieb
entgegen dem Innenhochdruck abgestützt. Unter der pressenden
Einwirkung des Innenhochdruckes legt sich nun die Hohlprofilwandung
13 gänzlich an den Stempel 5 umfänglich und stirnseitig
an, wobei die Zwischenräume 17 und 18 verschwinden. Die Kontur
der Montageanbindung 10 ist somit fertiggestellt, wobei im Bereich
der Mündungsöffnung der Durchführung 3 zur Gravur 4 aus
dem Eibeulvorgang resultiernde von der Gravur 4 abstehende Einzüge
der Hohlprofilwandung 13 durch deren Anpressung an die
Gravur 4 eingeebnet werden. Dadurch wird eine qualitativ hochwertige
Außenkontur des Hohlprofiles 6 auch im Bereich der Montageanbindung
10 gewährleistet.In the further process step according to FIG. 3, the in
the
Nach der Innenhochdruck-Umformung wird das Druckfluid entspannt
und aus dem Umformwerkzeug 1 geleitet. Der Stempel 5 wird aus
der Gravur 4 und damit aus der muldenförmigen Montageanbindung
10 heraus in die Durchführung 3 in den Ausgangszustand verfahren.
Der Antrieb für den Stempel 5 ist dabei in dieser Phase so
auszulegen, daß eine etwaige Klemmwirkung der durch den Innenhochdruck
an den Umfang des Stempels 5 angepreßten Hohlprofilwandung
13 leicht überwunden werden kann. Im übrigen sollte der
Stempel 5 hinsichtlich seiner Umfangs- und Stirnseitenkontur
hinterschnittfrei gestaltet sein, so daß das translatorische
Herausfahren aus der Montageanbindung 10 ohne Behinderung von
statten gehen kann. Durch das Herausfahren des Stempels 5 wird
nun die Montageanbindung 10 für die Anbringung eines Montageteils
freigegeben. Das Montageteil kann selbst ein Werkstück
mit Postionierungs- oder Befestigungselementen, für die die
Montageanbindung entsprechend ausgebildet ist, sein wie beispielsweise
eines aus der Rohbaustruktur eines Kraftfahrzeuges
oder ein Fügeteil, das in die Montageanbindung 10 paßgenau eingesetzt
wird.After the hydroforming, the pressure fluid is released
and passed out of the forming tool 1. The
Denkbar ist es auch, daß Stempel 5 an seinem Umfang ein Außengewinde
trägt, das im Zuge des Verfahrens sich als Innengewinde
19 in die Hohlprofilwandung 13 durch Anpressen mittels Innenhochdruck
einprägt (Fig. 4). Der Stempel 5 kann nach erfolgter
Herstellung einer derartigen Montageanbindung in einfacher Weise
aus der Montageanbindung herausgedreht werden. Das Gewinde
kann ein Schraubgewinde sein oder für einen Bajonettverschluß
entsprechend ausgebildet sein. Somit können in höchst einfacher
Weise an gekrümmten Flächen, wie das Hohlprofil 6 sie aufweist,
ohne Zwischenteil und aufwendige Schweiß- oder Klebearbeiten
haltbare Schraubanbindungen ausgebildet werden.It is also conceivable that
Denkbar ist weiterhin, vor dem Einbeulen durch den Stempel 5
einen Innenhochdruck-Umformprozeß abfolgen zu lassen, dahingehend,
daß das Hohlprofil 6 in die Durchführung 3 des Stempels 5
aufgeweitet wird, wobei sich dieser weiter zurückgezogen wird
und für das entstehende Nebenformelement als Gegenhalter dient.
Mit der Aufweitung kann auch gleichzeitig durch zwei die Enden
des Hohlprofiles 6 beaufschlagende Axialstempel axial Hohlprofilmaterial
nachgeschoben werden, so daß bei der Aufweitung
kein Materialversagen in Form eines Berstens des Hohlprofiles 6
auftritt. Das Nebenformelement wird dann durch den Stempel 5
wieder in die Ausgangsform des Hohlprofiles 6 zurückgedrückt.
Dies kann bei Innenhochdruck, bei dem das Material des Nebenformelementes
noch fließfähig ist und keine "eingefrorenen"
Spannungszustände durch Kaltverfestigung aufweist, oder auch
zur Entlastung der aufzubringenden Vorschubkraft für den Stempel
5 bei einem Druck, der geringer ist als der Umformdruck,
geschehen. Durch den das Nebenformelement ausbildenden Verfahrensschritt
wird für das nachfolgende mechanische Einbeulen
Hohlprofilmaterial vorgehalten, da zur Herstellung des Nebenformelementes
nicht nur das Hohlprofilwandungsstück, das die
Mündungsöffnung der Durchführung 3 abdeckt, in die Durchführung
3 hineingepreßt wird, sondern auch aus den an das Wandungsstück
angrenzenden Bereichen des Hohlprofiles 6 Hohlprofilmaterial in
die Durchführung 3 nachfließt, was zusätzlich von dem Nachschiebevorgang
forciert wird. Damit liegt beim Erfordernis hoher
Umformgrade im Einbeulvorgang, der unterhalb eines Innenhochdruckumformdruckes
abläuft, ausreichend Hohlprofilmaterial
vor, um bei diesem Verfahrensschritt die Prozeßsicherheit zu
geben.It is also conceivable before the
Des weiteren ist denkbar, nach dem Einbeulen während des Anlegens
der Hohlprofilwandungen 13 an den Umfang und die Stirnseite
7 des Stempels 5 mittels zweier an beiden Enden des Hohlprofiles
6 angreifender am Umformwerkzeug 1 verschiebbar angeordneter
Axialstempel axial Hohlprofilmaterial nachzuschieben, was
die Prozeßsicherheit dieses Umformvorganges infolge des zusätzlichen
Angebotes an umformbarem Hohlprofilmaterial weiter erhöht
.It is also conceivable after denting during application
the
Claims (9)
- A process for the manufacture of a mounting connection on a hollow section which is fashioned by means of the internal high-pressure forming of the hollow section for the fitting of a mounting component,
characterised in that
the hollow section (6) is indented at an internal pressure lower than a forming pressure at the point where the mounting connection (10) is to be produced by means of a die (5) forming a rough contour of the mounting connection (10), that while the die (5) remains in the indenting position a fluid internal high pressure is then generated in the hollow section (6) by means of which the walls (13) of the hollow sections surrounding the die (5) are pressed against the outer contour of the die (5) and that once the fluid high pressure has been reduced and the die (5) been removed the trough-shaped mounting connection (10) produced by the pressing is released. - A process in accordance with claim 1,
characterised in that
an internal thread (19) is formed in the connection trough in the hollow section (6) by the co-operation of an internal high pressure and a corresponding negative-shaped contouring of a die (5). - A process in accordance with claim 1,
characterised in that
the hollow section (6) is expanded into the passage (3) in the die (5) by means of internal high pressure prior to the indenting process and that thereafter the additional formed element produced thereby is reformed by being pressed back into the original shape - in terms of external contour - of the hollow section (6). - A process in accordance with claim 3,
characterised in that
during the expansion of the hollow section (6) hollow section material is fed in axially by means of at least one axial die. - A process in accordance with claim 1,
characterised in that
during the internal high-pressure forming process following indenting hollow section material is fed in axially by means of at least one axial die. - A device for the manufacture of a mounting connection on a hollow section with an internal high-pressure forming tool into the engraving of which the hollow section can be introduced, the engraving having a recess, to carry out the process in accordance with claim 1,
characterised in that
the recess is designed in the form of a passage (3) into which a die (5) is introduced which is driven and controlled by means of a drive unit in such a manner that when the hollow section (6) has been introduced and the pressure conditions are below the forming pressure it is introduced into the engraving (4) indenting the hollow section (6) before the internal high-pressure forming process and then removed from the engraving (4) after the forming process, and which is supported at the rear in the indenting position against the forming pressure to keep it stationary during the forming of the hollow section (6). - A device in accordance with claim 6,
characterised in that
the end (7) of the indenting die (5) facing the hollow section (6) has a die-stamped contour (8) which matches the contour of the mounting connection (10). - A device in accordance with claim 6,
characterised in that
the die (5) has an external thread on the peripheral section which projects into the engraving (4). - A device in accordance with claim 6,
characterised in that
the die (5) is designed without undercutting - when viewed from the hollow section (6) introduced into the forming tool (1).
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