WO2000023211A1 - Vorrichtung und verfahren zum herstellen schalenförmiger bauteile aus metall sowie schalenförmiges bauteil aus metall - Google Patents

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sheet metal
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shell
parts
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Bernd Hachmann
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Hde Metallwerk Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a shell-shaped component made of metal and generally to a device and a method for producing shell-shaped components made of metal by means of hydrostatic forming.
  • Shell-shaped components of the type mentioned are already known in many ways in the prior art and are used, for example, as components for fuel tanks in vehicles or the like.
  • Fuel tanks can be made of metal or plastic, for example.
  • DE 195 47 148 describes a fuel tank made of plastic material, in which the tank consists of several tank parts which are manufactured in one piece as blow parts. The individual container parts are then connected using a plastic weld seam.
  • Fuel tanks that are used as motorcycle tanks, for example, are usually made of metal. Such tanks consist of an outer shell and an inner shell which are connected to one another in their edge regions and which delimit a container interior for holding the fuel.
  • Motorcycle tanks of this type have a complex and complex geometry, since they generally have one or more undercuts.
  • undercuts are to be understood as secondary shaped elements such as bulges, projections or the like, which are formed perpendicular to the demolding plane. For this reason, previously they had to be produced in individual parts by deep drawing or the like and then using a suitable joining process be connected to each other. This requires the use of complex and costly processes.
  • a left and a right half tank shell have to be produced separately, which can be done, for example, using a deep-drawing process.
  • the two half-shells must then be connected to one another using a joining process, for example a welding process.
  • the arrangement of the joining seam which is also referred to as the center seam, is in the field of view and must therefore be edited subsequently.
  • the two half-shells can also be distorted during joining.
  • a series of subsequent operations are required, for example hammers, thimbles, spatulas and loops, which are usually individual for each component.
  • a bowl-shaped container in particular a tank, which on the one hand can have a complex geometry, but on the other hand does not have the disadvantages described.
  • This can be achieved, for example, if the container is made of plastic and is manufactured in a blowing process. However, plastic is not always advantageous as a material.
  • a number of types of containers, such as the motorcycle tanks mentioned, are preferably made of metal. Such metal containers with complex, generally undercut geometry of the outer shell and / or inner shell could not previously be produced without the disadvantageous seams in the middle area.
  • hydrostatic forming One method with which metal sheets or tubes can be formed into complex geometries in a simple and cost-effective manner is hydrostatic forming. With this forming process, the work of forming water under high pressure is done. If sheet metal is to be formed, the water can be applied alternately to the sheet to be formed either from one side or from both sides, which causes the material to be stretched to the desired shape.
  • the hydrostatic shaping of sheet metal is described, for example, in patent applications DE 44 36 436 and DE 44 36 437, which were also filed by the applicant. The hydrostatic forming of sheet metal enables even complex component geometries to be produced.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus for producing shell-shaped components made of metal, with which the disadvantages described above are avoided.
  • an improved bowl-shaped component made of metal, in particular a fuel tank is to be provided which does not have the disadvantages described in the prior art.
  • this object is achieved by a shell-shaped component made of metal, in particular a fuel tank, which has an outer shell and an inner shell, the outer shell and the inner shell delimiting an interior of the component.
  • this shell-shaped component is characterized in that the outer shell and / or the inner shell is / are formed in one piece and that the outer shell and / or the inner shell is / are produced by means of hydrostatic shaping.
  • Such a component is therefore particularly suitable as a motorcycle tank.
  • Such a component is therefore particularly suitable as a motorcycle tank.
  • the outer shell and / or the inner shell can have at least one undercut.
  • the outer shell and the inner shell can advantageously be connected to one another via a joint connection.
  • Suitable joining connections are, for example, but not exclusively, gluing, riveting, screwing, welding, combinations of these types of joining or the like.
  • a particularly preferred joint is a welded joint.
  • the joint connection is advantageously provided in the edge area of the shells, which is an uncritical area with respect to the entire component. Since the outer shell and the inner shell are formed in one piece and a previously required central seam is dispensed with, as was described in detail above, it is now also possible to avoid a seam crossing in the region of the joining seam running around the edge region of the shells with a central seam. This seam crossing, which inevitably occurs in the prior art, frequently led to imperfections in the leak test, which made extensive post-processing with a new leak test necessary.
  • the outer shell and / or the inner shell can advantageously be formed from a cold-formable metal.
  • a device for producing shell-shaped components made of metal is provided by means of hydrostatic deformation, the shell-shaped components being produced from essentially flat or preformed sheet metal elements.
  • the device has a first die part and a second die part, the die parts being deliverable against one another by means of delivery means in such a way that they delimit a forming cavity in the delivered state and at least one sheet metal element is or is clamped between the die parts and is hydrostatically deformed in the forming cavity.
  • this device is characterized in that the first die part is designed as a core element and that the second die part is arranged around the core element such that the core element is at least partially surrounded by the second die part in the delivered state.
  • the device according to the invention makes it possible to use flat or preformed sheet metal elements to create shell-shaped components with component geometries which, in terms of shape, surface, complexity and dimensional accuracy, have not hitherto been able to be produced using conventional methods.
  • the invention is not restricted to special types of components. Rather, the device according to the invention can be used to produce any shell-shaped components with a wide variety of geometries and functions.
  • the device can advantageously be used for the production of fuel tanks and here in particular of motorcycle tanks.
  • the device and the hydrostatic shaping carried out therein can ensure that the shell-shaped components, for example the outer shell and / or inner shell of the motorcycle tank, no longer have any disadvantageous central seam as described in the prior art.
  • the manufacturing time is reduced by saving manufacturing steps, which ultimately also results in a shortening of the entire process chain. Furthermore, the number of parts required is reduced, which also reduces the number of forming tools required.
  • the shell-like components can be optimally designed depending on the need and application.
  • complex components with undercuts such as tank shells or the like, can also be produced in one piece, which was previously not possible with conventional methods and devices.
  • the device according to the invention is designed so that the at least one sheet metal element is shaped by means of hydrostatic forming.
  • the sheet metal element to be reshaped is first clamped with its edge region between the two die parts, which can be advanced relative to one another by means of suitable delivery means, for example a number of cylinder-piston units.
  • the sheet is then formed in the forming cavity delimited by the die parts by being exposed to a hydrostatic liquid, for example water.
  • the final shape of the formed sheet corresponds to an engraving which is formed in one or both die parts.
  • the sheet metal element can first be subjected to a preforming step and then to a final shaping step.
  • the core element is at least partially surrounded by the second die part in the delivered state.
  • the core element in the delivered state, not only the surfaces of the two die parts lie against one another in a die division plane. Rather, the core element is also at least partially surrounded by the second die part in its side regions. In this way, curved components such as tank shells or the like can be produced particularly advantageously.
  • Preferred embodiments of the device according to the invention result from the subclaims.
  • the core element can advantageously have an elongated shape. Such a shape is useful, for example, if an essentially flat sheet metal element is to be formed. This sheet must first be subjected to a bending process, preferably a two-dimensional bending process. This pre-bending is advantageously carried out via the elongated core element.
  • the core element can preferably have a shape that is as close to the final contour as possible with regard to the sheet metal element to be formed.
  • the core element can have an approximately U-shaped cross section.
  • the invention is not limited to a specific cross section.
  • the core element can have areas with different cross sections as required.
  • a correspondingly U-shaped cross section allows the sheet metal element to be pre-bent easily and is particularly useful when the sheet metal element is to be shaped as a tank shell for a motorcycle tank.
  • the core element can advantageously have regions of different heights and / or geometry.
  • the corresponding design of the core element can take place individually, depending on the component to be manufactured.
  • Tank shells if it has an essentially U-shaped cross section, has a continuously increasing height over its length. This means that the legs of the "U” become longer and longer. At the same time, however, the width of the rounded base of the "U” can decrease with increasing length of the legs, as a result of which the radius of the base becomes smaller and thus sharper. On such core element would accordingly have a greater width in the region of lower height than in the region of greater height.
  • the shape of the core element can be such that its surface can be developed in one plane. Certain geometric shapes and their surfaces can be developed mathematically in one plane. Such shapes are particularly suitable for the shaping of the sheet metal elements, in particular if the sheet metal elements are present in an essentially flat shape and must first be pre-bent.
  • the core element and / or the second die part can advantageously have a number of channels which pass through the core element and / or the second die part.
  • a hydrostatic liquid can be directed or can be directed via the channels against the at least one sheet metal element or into the forming cavity.
  • Such channels which are also described in the referenced DE 44 36 436, are connected via a further line to a corresponding collecting container for the hydrostatic liquid, for example water. The channels point with their openings into the forming cavity.
  • the second die part can preferably be formed in two parts or in several parts.
  • the second die part can also advantageously be designed in three parts, four parts, five parts or eight parts. Of course, other division options are also conceivable.
  • the second die part can also be formed in one piece.
  • a multi-part design of the second die part makes sense if the shell-shaped component has one or more undercuts after the hydrostatic shaping has ended.
  • Such undercuts which are present, for example, in tank shells for motorcycle tanks, would cause the second die part to move apart in a one-piece design second die part and the core element after completion of the forming process impossible.
  • the parting planes of the individual parts of the second die part can be aligned as desired depending on requirements and needs.
  • a multi-part design in the manner described above is also conceivable for the core element, for example.
  • the core element and / or the second die part can have an engraving.
  • the engraving determines the shape of the final design of the formed sheet metal element.
  • the engraving is worked into the die part and / or the core element and corresponds to a negative shape of the end contour of the formed sheet metal element.
  • the second die part and / or the core element can consist, at least in the area of the engraving, of a suitable hard plastic, for example a high-strength polyurethane with a Shore A hardness of 96.
  • the core element and the second die part can each advantageously have at least one sealing surface, an edge region of the at least one sheet metal element being clamped between the sealing surfaces in the delivered state of the device.
  • the sealing surfaces are preferably closed all round and prevent liquid from escaping from the device in an uncontrolled manner during the shaping process.
  • a suitable sealing element can also be provided in the area of the sealing surfaces.
  • two sheet metal elements can be clamped or clamped between the core element and the second die part.
  • reshaping a single sheet metal element it is possible to first produce outer shells and inner shells of the shell-like components, for example motorcycle tanks, in separate work steps, which are then connected to one another using a suitable joining method.
  • the two shells of the shell-like components can be formed in a single step.
  • the sheet metal elements can either already be joined or not yet joined before the forming process. In particular, if the two sheet metal elements are joined prematurely, it must be ensured in the subsequent forming process that the hydrostatic liquid can also get between the two sheet metal elements in a sufficient and suitable manner.
  • a method for producing shell-shaped components made of metal is provided, as described in more detail above.
  • the method is carried out using a device according to the invention as described above and has the following steps: a) applying at least one essentially flat sheet metal element to the first die part designed as a core element and pre-bending the sheet metal element in such a way that it is adapted to the contour of the core element , or applying at least one preformed sheet metal element to the core element and optionally pre-bending the sheet metal element in the manner mentioned; b) delivering the second die part relative to the core element in such a way that the core element is at least partially surrounded by the second die part, the core element and the second die part delimiting a forming cavity and the at least one sheet metal element being clamped between the die parts; c) hydrostatic forming of the at least one sheet metal element within the forming cavity; d) moving apart the second die part and the core element after completion of the hydrostatic forming process and demolding the at least one formed sheet
  • the method according to the invention makes it possible to produce shell-shaped components in a simple and inexpensive manner, which can have a complicated contour, in particular with undercuts.
  • shells for fuel tanks such as motorcycle tanks or the like can be produced by the method, which are formed in one piece and thus no longer have the disadvantageous central seam.
  • two sheet metal elements can be formed simultaneously with the method.
  • the edge region can preferably be trimmed with a water jet or a laser beam.
  • This type of circumcision will be mechanical Trimming devices are unnecessary, so that a previously required tool change can be omitted at regular intervals.
  • the laser beam as a thermal tool or a corresponding water jet is extremely flexible compared to other mechanical processing processes. Of course, other methods for trimming the edge area are also possible.
  • the device described above and the method for producing shell-shaped components made of metal can be used particularly advantageously for the production of fuel tanks, in particular motorcycle tanks.
  • FIG. 1 to 6 show different perspective views of a device according to the invention for producing shell-shaped components made of metal and such a component, a manufacturing method for such components also being apparent from these figures.
  • the outer shell is produced in a device 10 for producing shell-shaped components, as is shown in an overview in FIG. 3.
  • the device has a first die part designed as a core element 11 and a second die part 20.
  • the second die part 20 consists of two die part halves 21 and 22.
  • the core element 11 has an elongated shape and an approximately U-shaped cross section 12.
  • the die part halves 21 and 22 can be adjusted relative to the core element 11 in such a way that they have a forming cavity in the delivered state Limit 30.
  • the core element 11 is completely surrounded by the die part halves 21, 22 except for its end faces 13.
  • the positioning of the die part halves 21, 22 and the core element 11 is supported by corresponding fixing areas 14, 15, 23, 24.
  • the core element 11 For clamping a sheet metal element 40 during the later hydrostatic shaping, the core element 11 has a sealing surface 17 which corresponds to corresponding sealing surfaces 26, 27 of the die part halves 21 and 22.
  • the sheet metal element 40 is clamped between the sealing surfaces 17, 26, 27.
  • the sealing surfaces also have the task of preventing the hydrostatic liquid entering the forming cavity 30 during the forming process from uncontrolled escape from the device 10.
  • a suitable sealing element can be provided in the area of the sealing surfaces 17, 26, 27 communicating with one another.
  • a number of channels, not shown, are provided within the core element 11 and are connected to a collecting container for the hydrostatic liquid, also not shown.
  • the hydrostatic liquid is pressed against the sheet metal element 40 during the forming process via the channels which pass through the core element 11 and, depending on requirements, also the second die part 20, so that it deforms plastically.
  • the shape of the formed sheet metal element 40 is determined by the shape-determining engraving 25 in the second die part 20. Depending on requirements, such an engraving can also be formed in the core element 11.
  • the shape of the core element 11 is shown in Fig.2.
  • the core element 11 has the approximately U-shaped cross section 12.
  • the core element 11 has a height h1 on its end face 13, the height continuously increasing to a height h2 up to the opposite end face. Simultaneously g decreases with increasing Height of the radius from the base of the "U" in cross-section 12.
  • the legs of the "U” in cross-section 12 stand closer together at height h2 and are therefore steeper than is the case at height h1.
  • the core element thus has an uneven shape.
  • the surface 16 of the core element 11 (see FIG. 1) can be developed mathematically in one plane. Due to its design, the core element 11 has a contour that is suitable for the outer shell of the motorcycle tank that is to be produced and is as close as possible to the end.
  • the sheet metal element 40 must first be pre-bent in a two-dimensional manner, as shown in FIG. For this purpose, the sheet metal element 40 is bent over the apex of the core element 11.
  • the sheet metal element 40 bent over the core element 11 can be seen from FIG.
  • the two die part halves 21, 22 of the second die part 20 are relatively advanced against the core element 11 in such a way that they limit the forming cavity 30 in the delivered state.
  • the sheet metal element 40 is clamped and fixed between the sealing surfaces 17, 26, 27.
  • a relative feed movement of the core element against the second die part 20 can mean that, as shown in the exemplary embodiment, the core element 11 is immovably fixed, while the second die part 20 is arranged movably in the device 10.
  • the reverse case is also conceivable that the second die part 20 is immovable and the core element 11 is arranged to be movable.
  • both the core element 11 and the second can be
  • Die part 20 can be arranged to be movable relative to one another.
  • FIGS. 4a and 4b The delivered state of the device 10 shortly before the actual forming process is shown in FIGS. 4a and 4b.
  • the hydrostatic liquid is passed through the corresponding channels in the Core element 11 pressed against the sheet metal element 40.
  • the core element 40 is subjected to a plastic deformation in the region of the forming cavity 30, to the extent that the deformed region 42 of the sheet metal element 40 bears against the engraving 25 located in the second die part 20.
  • This state is shown in Fig.5a.
  • the sheet metal element 40 has an edge region 41 which is clamped between the sealing surfaces 17, 26, 27 and is therefore practically excluded from deformation.
  • the sheet metal element 40 is usually only deformed in the forming area 42. If necessary, sheet metal can flow from the edge area into the forming zone.
  • the two die part halves 21 and 22 are moved apart, so that the deformed sheet metal element 40, which now has the shape of an outer shell of a motorcycle tank, can be demolded without problems.
  • the division of the second die part 20 into several parts is particularly advantageous in the production of outer shells for motorcycle tanks if they have one or more undercuts, which would make it impossible for the formed sheet metal element 40 to be removed from the device 10 if the second die part 20 were only in one piece .
  • the formed sheet metal element After removal from the device 10, the formed sheet metal element has the contour shown in FIG. 5b. Now the edge region 41 of the sheet metal element has to be cut away, which can be done using a suitable cutting method, for example using a laser beam or a water jet.
  • the finished outer shell 40 for the motorcycle tank is shown in Fig.6.
  • the outer shell is made in one piece, so that the previously inevitable central seam, which arose in the known production of the outer shell from a left and a right half-shell, is omitted.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (10) sowie ein Verfahren zum Herstellen schalenförmiger Bauteile aus Metall, insbesondere von Kraftstoffbehältern wie Motorradtanks beschrieben, bei dem diese Blechelementen (40) mittels hydrostatischer Umformung hergestellt werden. Um hinterschnittene Bauteilgeometrien bei Außen- und/oder Innenschalen von Motorradtanks herstellen zu können, ohne daß die Schalen bisher notwendige Mittel-Schweißnähte aufweisen, weist die Vorrichtung (10) ein als Kernelement (11) ausgebildetes erstes Gesenkteil und ein zweites Gesenkteil (20) auf. Die Gesenkteile (11, 20) begrenzen einen Umformhohlraum (30). Dabei ist das zweite Gesenkteil (20) derart um das Kernelement (11) herum angeordnet, daß das Kernelement (11) im zugestellten Zustand zumindest bereichsweise vom zweiten Gesenkteil (20) umgeben ist. Wenn das umgeformte Blechelement (40) Hinterschneidungen aufweist, ist das zweite Gesenkteil (20) zur leichteren Entformung des Blechelements (40) mehrteilig (21, 22) ausgebildet.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen schalenformiger Bauteile aus Metall sowie schalenförmiges Bauteil aus Metall
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schalenförmiges Bauteil aus Metall und allgemein eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen schalenformiger Bauteile aus Metall mittels hydrostatischer Umformung.
Schalenförmige Bauteile der genannten Art sind im Stand der Technik bereits in vielfältiger Weise bekannt und werden beispielsweise als Komponenten für Kraftstoffbehälter in Fahrzeugen oder dergleichen eingesetzt.
Kraftstoffbehälter können beispielsweise aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. In der DE 195 47 148 ist ein Kraftstoffbehälter aus Kunststoffmaterial beschrieben, bei dem der Behälter aus mehreren Behälterteilen besteht, die einteilig als Blasteile hergestellt werden. Die Verbindung der einzelnen Behälterteile erfolgt dann über eine Kunststoff-Schweißnaht.
Kraftstoffbehälter, die beispielsweise als Motorradtanks verwendet werden, werden in der Regel aus Metall hergestellt. Solche Tanks bestehen aus einer Außenschale und einer Innenschale, die in ihren Randbereichen miteinander verbunden sind und die einen Behälterinnenraum zur Aufnahme des Kraftstoffs begrenzen. Derartige Motorradtanks haben eine komplexe und aufwendige Geometrie, da sie in der Regel eine oder mehrere Hinterschneidungen aufweisen. Als Hinterschneidungen werden im Lichte der vorliegenden Beschreibung Nebenformelemente wie Ausbauchungen, Vorsprünge oder dergleichen verstanden, die senkrecht zur Entformungsebene ausgebildet sind. Deshalb müssen sie bisher in einzelnen Teilen mittels Tiefziehen oder dergleichen hergestellt und anschließend über eine geeignetes Fügeverfahren miteinander verbunden werden. Dies erfordert den Einsatz von aufwendigen und kostenintensiven Verfahren.
Wenn etwa die Außenschale eines solchen hinterschnittenen Motorradtanks hergestellt werden soll, müssen bisher zunächst eine linke und eine rechte Tank- Halbschale getrennt hergestellt werden, was beispielsweise über ein Tiefziehverfahren erfolgen kann. Anschließend müssen die beiden Halbschalen über ein Fügeverfahren, beispielsweise ein Schweißverfahren, miteinander verbunden werden. Die Anordnung der Fügenaht, die auch als Mittelnaht bezeichnet wird, befindet sich im Sichtbereich und muß deshalb nachträglich bearbeitet werden. Weiterhin kann beim Fügen auch ein Verzug der beiden Halbschalen erfolgen. Um der Außenschale des Motorradtanks ein optisch ansprechendes Aussehen zu verleihen, sind deshalb eine Reihe von nachgeschalteten Arbeitsgängen erforderlich, beispielsweise Hämmern, Dengeln, Spachteln und Schleifen, die in der Regel individuell für jedes Bauteil sind. Dies ist jedoch besonders aufwendig und damit zeit- und kostenintensiv. Weiterhin fehlt diesen nachgeschalteten Arbeitsgängen die notwendige Prozeßsicherheit. Zusätzlich können sie nur in Handarbeit und von erfahrenem entsprechend ausgebildetem Fachpersonal durchgeführt werden. Darüber hinaus kann es im Bereich der Fügenähte zu ungenügenden Bindungen zwischen den einzelnen Halbschalen kommen, was eine aufwendige Prüfung der fertigen Außenschale zum Auffinden von Fehlstellen erforderlich macht. Sofern solche Fehlstellen auftauchen, wird ein Nachfügen, beispielsweise Nachschweißen oder dergleichen der Außenschale und eine erneute Dichtheitsprüfung erforderlich. Dies ist jedoch sehr zeit- und kostenintensiv.
Aufgrund dieser Probleme besteht somit das Bedürfnis nach einem schalenförmigen Behälter, insbesondere einem Tank, der zum einen eine komplexe Geometrie aufweisen kann, bei dem aber zum anderen die geschilderten Nachteile entfallen. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn der Behälter aus Kunststoff besteht und in einem Blasverfahren gefertigt wird. Allerdings ist Kunststoff als Werkstoff nicht immer vorteilhaft. Eine Reihe von Behältertypen, wie beispielsweise die genannten Motorradtanks, werden vorzugsweise aus Metall hergestellt. Solche Metallbehälter mit komplexer, in der Regel hinterschnittener Geometrie der Außenschale und/oder Innenschale konnten bisher ohne die nachteiligen Fügenähte im Mittelbereich nicht hergestellt werden.
Ein Verfahren, mit dem auf einfache und kostengünstige Weise auch Metallbleche oder -röhre in komplexe Geometrien umgeformt werden können, ist die hydrostatische Umformung. Bei diesem Umformverfahren wird die Arbeit der Umformung von unter hohem Druck stehenden Wasser erledigt. Sollen Bleche umgeformt werden, kann das Wasser entweder von einer, aber auch von beiden Seiten abwechselnd auf das umzuformende Blech aufgebracht werden, wodurch ein Abstrecken des Materials in die gewünschte Form erfolgt. Das hydrostatische Umformen von Blechen ist beispielsweise in den von der Anmelderin ebenfalls eingereichten Patentanmeldungen DE 44 36 436 und DE 44 36 437 beschrieben. Durch das hydrostatische Umformen von Blechen lassen sich auch komplizierte Bauteilgeometrien herstellen.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von schalenförmigen Bauteilen aus Metall bereitzustellen, mit dem die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen auf einfache und kostengünstige Weise schalenförmige Bauteile auch mit komplexen, hinterschnittenen Geometrien hergestellt werden können. Weiterhin soll ein verbessertes schalenförmiges Bauteil aus Metall, insbesondere ein Kraftstoffbehälter bereitgestellt werden, das die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile nicht aufweist. Diese Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein schalenförmiges Bauteil aus Metall, insbesondere einen Kraftstoffbehälter, gelöst, das eine Außenschale und eine Innenschale aufweist, wobei die Außenschale und die Innenschale einen Bauteilinnenraum begrenzen. Dieses schalenförmige Bauteil ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale und/oder die Innenschale einteilig ausgebildet ist/sind und daß die Außenschale und/oder die Innenschale mittels hydrostatischer Umformung hergestellt ist/sind.
Ein solches Bauteil ist deshalb besonders als Motorradtank geeignet. Zu den Vorteilen, Wirkungen und Effekten eines solchen schalenförmigen Bauteils wird auch auf die nachfolgenden Ausführungen zur Vorrichtung und dem Verfahren zum Herstellen von schalenförmigen Bauteilen vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des schalenförmigen Bauteils ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In weiterer Ausgestaltung kann die Außenschale und/oder die Innenschale wenigstens eine Hinterschneidung aufweisen.
Vorteilhaft können die Außenschale und die Innenschale über eine Fügeverbindung miteinander verbunden sein. Geeignete Fügeverbindungen sind beispielsweise - jedoch nicht ausschließlich- Kleben, Nieten, Schrauben, Schweißen, Kombinationen dieser Fügearten oder dergleichen. Eine besonders bevorzugte Fügeverbindung ist eine Schweißverbindung.
Die Fügeverbindung ist vorteilhaft im Randbereich der Schalen vorgesehen, was in bezug auf das gesamte Bauteil einen unkritischen Bereich darstellt. Da die Außenschale und die Innenschale einteilig ausgebildet sind und eine bisher erforderliche Mittelnaht entfällt, wie dies weiter oben ausführlich beschrieben wurde, kann nunmehr auch eine Nahtkreuzung im Bereich der im Randbereich der Schalen umlaufenden Fügenaht mit einer Mittelnaht vermieden werden. Diese im Stand der Technik zwangsläufig auftretende Nahtkreuzung führte häufig zu Fehlstellen bei der Dichtheitsprüfung, was eine aufwendige Nachbearbeitung mit erneuter Dichtheitsprüfung notwendig machte.
Vorteilhaft können die Außenschale und/oder die Innenschale aus einem kaltverformbaren Metall gebildet sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen schalenformiger Bauteile aus Metall, wie sie weiter oben näher beschrieben sind, mittels hydrostatischer Umformung bereitgestellt, wobei die schalenförmigen Bauteile aus im wesentlichen ebenen oder vorgeformten Blechelementen hergestellt werden. Die Vorrichtung weist ein erstes Gesenkteil und ein zweites Gesenkteil auf, wobei die Gesenkteile über Zustellmittel derart gegeneinander zustellbar sind, daß sie im zugestellten Zustand einen Umformhohlraum begrenzen und wobei wenigstens ein Blechelement zwischen den Gesenkteilen eingeklemmt wird oder ist und im Umformhohlraum hydrostatisch umgeformt wird. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gesenkteil als Kernelement ausgebildet ist und daß das zweite Gesenkteil derart um das Kemelement herum angeordnet ist, daß das Kemelement im zugestellten Zustand zumindest bereichsweise vom zweiten Gesenkteil umgeben ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird es möglich, aus ebenen oder vorgeformten Blechelementen schalenförmige Bauteile mit Bauteilgeometrien zu schaffen, die in Form, Oberfläche, Komplexität und Maßhaltigkeit mit konventionellen Verfahren bisher nicht gefertigt werden konnten. Dabei ist die Erfindung nicht auf besondere Bauteiltypen beschränkt. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung beliebiger schalenformiger Bauteile mit unterschiedlichsten Geometrien und Funktionen verwendet werden.
Vorteilhaft kann die Vorrichtung jedoch zur Herstellung von Kraftstoffbehältern und hier insbesondere von Motorradtanks verwendet werden. Besonders bei der Herstellung von Motorradtanks kann durch die Vorrichtung und die darin durchgeführte hydrostatische Umformung erreicht werden, daß die schalenförmigen Bauteile, beispielsweise die Außenschale und/oder Innenschale des Motorradtanks, keine wie im Stand der Technik beschriebene nachteilige Mittelnaht mehr aufweisen.
Durch die Tatsache, daß die schalenartigen Bauteile in der Vorrichtung einteilig hergestellt werden können, verringert sich die Fertigungszeit durch Einsparung von Fertigungsschritten, wodurch sich letztendlich auch eine Verkürzung der gesamten Prozeßkette ergibt. Weiterhin wird die Anzahl der benötigten Teile vermindert, womit sich auch die Anzahl der benötigten Umformwerkzeuge reduziert.
Durch die hydrostatische Umformung lassen sich die schalenartigen Bauteile je nach Bedarf und Anwendungsfall optimal gestalten. Insbesondere können auch komplexe Bauteile mit Hinterschneidungen, wie Tankschalen oder dergleichen, einteilig hergestellt werden, was mit konventionellen Verfahren und Vorrichtungen bisher nicht möglich war.
Insbesondere bei der Herstellung von Tankschalen können die bisher unvermeidbaren Mittelfügenähte mit all ihren oben beschriebenen Nachteilen entfallen. Dadurch wird das Erfordernis einer Nachberabeitung der schalenförmigen Bauteile nach deren Fertigung erheblich reduziert. Schließlich wird durch den Wegfall einer Mittelnaht auch das Risiko von Fehlstellen in der Fügenaht ausgeschlossen, so daß für diesen Bereich eine eventuell notwendige Nachbearbeitung durch Nachschweißen oder dergleichen sowie eine erneute Dichtheitsprüfung entfallen kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ausgelegt, damit das wenigstens eine Blechelement mittels hydrostatischer Umformung umgeformt wird. Dazu wird das umzuformende Blechelement mit seinem Randbereich zunächst zwischen den zwei Gesenkteilen eingeklemmt, die über geeignete Zustellmittel, beispielsweise eine Anzahl von Zylinder-Kolbeneinheiten, relativ gegeneinander zustellbar sind. Anschließend wird das Blech in dem von den Gesenkteilen begrenzten Umformhohlraum umgeformt, indem es einer hydrostatischen Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ausgesetzt wird. Die Endform des umgeformten Blechs korrespondiert zu einer Gravur, die in einer oder beiden Gesenkteilen ausgebildet ist. Je nach Bedarf und Anwendungsfall kann das Blechelement zunächst einem Vorformschritt und anschließend einem Endformschritt unterworfen werden. Die Wirkungen und Effekte sowie die Funktionsweise des hydrostatischen Umformens von Blechelementen sind ausführlich in den von der Anmelderin eingereichten und oben genannten Patentanmeldungen DE 44 36 436 und DE 44 36 437 beschrieben, die bereits veröffentlicht sind, und deren Offenbarungsgehalt hiermit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung einbezogen wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß das Kernelement im zugestellten Zustand zumindest bereichsweise vom zweiten Gesenkteil umgeben ist. Im Unterschied zu den in der DE 44 36 436 und der DE 44 36 437 beschriebenen Vorrichtungen liegen bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im zugestellten Zustand nicht nur die Oberflächen der beiden Gesenkteile in einer Gesenkteilungsebene gegeneinander an. Vielmehr wird das Kernelement auch in seinen Seitenbereichen zumindest teilweise von dem zweiten Gesenkteil umgeben. Auf diese Weise lassen sich gekrümmte Bauteile wie Tankschalen oder dergleichen besonders vorteilhaft herstellen. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft kann das Kernelement eine langgestreckte Form aufweisen. Eine solche Form ist beispielsweise sinnvoll, wenn ein im wesentlichen ebenes Blechelement umgeformt werden soll. Dieses Blech muß zunächst einem Biegevorgang, vorzugsweise einem zweidimensionalen Biegevorgang, unterzogen werden. Diese Vorbiegung erfolgt vorteilhaft über das langgestreckte Kernelement.
Vorzugsweise kann das Kemelement eine im Hinblick auf das umzuformende Blechelement möglichst endkonturnahe Form aufweisen.
In weiterer Ausgestaltung kann das Kemelement einen annäherungsweise U- förmigen Querschnitt aufweisen. Natürlich ist die Erfindung nicht auf einen bestimmten Querschnitt beschränkt. Weiterhin ist es auch möglich, daß das Kernelement je nach Bedarf Bereiche mit unterschiedlichen Querschnitten aufweisen kann. Ein entsprechend U-förmiger Querschnitt gestattet ein einfaches Vorbiegen des Blechelements und ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Blechelement als Tankschale für einen Motorradtank umgeformt werden soll.
Vorteilhaft kann das Kemelement Bereiche unterschiedlicher Höhe und/oder Geometrie aufweisen. Die entsprechende Ausgestaltung des Kernelements kann je nach herzustellendem Bauteil individuell erfolgen.
So ist es beispielsweise denkbar, daß das Kemelement bei der Herstellung von
Tankschalen, wenn es einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, über seine Längenausdehnung eine stetig ansteigende Höhe aufweist. Das bedeutet, daß die Schenkel des „U" immer länger werden. Gleichzeitig kann sich aber auch die Breite der abgerundeten Basis des „U" mit zunehmender Länge der Schenkel verkürzen, wodurch der Radius der Basis kleiner und damit schärfer wird. Ein solches Kemelement würde im Bereich geringerer Höhe demnach eine größere Breite aufweisen als im Bereich größerer Höhe.
In weiterer Ausgestaltung kann das Kernelement in seiner Form derart ausgebildet sein, daß seine Oberfläche in eine Ebene abwickelbar ist. Bestimmte geometrische Formen beziehungsweise deren Oberflächen lassen sich mathematisch in eine Ebene abwickeln. Derartige Formen sind für die Umformung der Blechelemente besonders geeignet, insbesondere wenn die Blechelemente in im wesentlichen ebener Form vorliegen und zunächst vorgebogen werden müssen.
Vorteilhaft kann das Kernelement und/oder das zweite Gesenkteil eine Anzahl von Kanälen aufweisen, die das Kemelement und/oder das zweite Gesenkteil durchsetzen. Über die Kanäle kann eine hydrostatische Flüssigkeit gegen das wenigstens eine Blechelement oder in den Umformhohlraum gerichtet werden oder richtbar sein. Derartige Kanäle, die auch in der in Bezug genommenen DE 44 36 436 beschrieben sind, sind über eine weitere Leitung mit einem entsprechenden Sammelbehälter für die hydrostatische Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, verbunden. Die Kanäle weisen mit ihren Öffnungen in den Umformhohlraum.
Vorzugsweise kann das zweite Gesenkteil zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Vorteilhaft kann das zweite Gesenkteil auch dreiteilig, vierteilig, fünfteilig oder achtteilig ausgebildet sein. Natürlich sind auch andere Teilungsmöglichkeiten denkbar. Beispielsweise kann das zweite Gesenkteil auch einteilig ausgebildet sein.
Eine mehrteilige Ausgestaltung des zweiten Gesenkteils ist dann sinnvoll, wenn das schalenförmige Bauteil nach Beendigung der hydrostatischen Umformung einen oder mehrere Hinterschneidungen aufweist. Derartige Hinterschneidungen, die beispielsweise bei Tankschalen für Motorradtanks vorhanden sind, würden bei einer nur einteiligen Ausgestaltung des zweiten Gesenkteils ein Auseinanderfahren des zweiten Gesenkteils und des Kernelements nach Beendigung des Umformverfahrens unmöglich machen.
Die Trennebenen der einzelnen Teile des zweiten Gesenkteils können je nach Anforderung und Bedarf beliebig ausgerichtet sein.
Eine mehrteilige Ausgestaltung in der vorstehend beschriebenen Weise ist beispielsweise auch für das Kemelement denkbar.
In weiterer Ausgestaltung kann das Kernelement und/oder das zweite Gesenkteil eine Gravur aufweisen. Die Gravur ist für die abschließende Ausgestaltung des umgeformten Blechelements formbestimmend. Die Gravur wird in dem Gesenkteil und/oder dem Kernelement eingearbeitet und entspricht einer Negativform der Endkontur des umgeformten Blechelements.
Das zweite Gesenkteil und/oder das Kernelement können zumindest im Bereich der Gravur aus einem geeigneten harten Kunststoff, beispielsweise einem hochfesten Polyurethan mit einer Shore-A-Härte von 96 bestehen.
Vorteilhaft kann das Kemelement und das zweite Gesenkteil jeweils wenigstens eine Dichtfläche aufweisen, wobei im zugestellten Zustand der Vorrichtung ein Randbereich des wenigstens einen Blechelements zwischen den Dichtflächen eingeklemmt ist. Die Dichtflächen sind vorzugsweise umlaufend geschlossen und verhindern, daß während des Umformvorgangs Flüssigkeit unkontrolliert aus der Vorrichtung austreten kann. Dabei kann im Bereich der Dichtflächen zusätzlich ein geeignetes Dichtelement vorgesehen sein.
Vorzugsweise können zwei Blechelemente zwischen dem Kernelement und dem zweiten Gesenkteil eingeklemmt oder einklemmbar sein. Durch Umformung jeweils eines einzelnen Blechelements ist es möglich, Außenschalen und Innenschalen der schalenartigen Bauteile, etwa von Motorradtanks, zunächst in separaten Arbeitsschritten zu fertigen, die anschließend über ein geeignetes Fügeverfahren miteinander verbunden werden. Durch das gleichzeitige Umformen von zwei Blechelementen können die beiden Schalen der schalenartigen Bauteile in einem einzigen Arbeitsschritt umgeformt werden. Dabei können die Blechelemente vor dem Umformvorgang entweder schon gefügt oder noch nicht gefügt sein. Insbesondere bei einer vorzeitigen Fügung der beiden Blechelemente muß beim anschließenden Umformvorgang sichergestellt werden, daß die hydrostatische Flüssigkeit in ausreichender und geeigneter Weise auch zwischen die beiden Blechelemente gelangen kann.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen schalenformiger Bauteile aus Metall bereitgestellt, wie sie weiter oben näher beschrieben sind. Das Verfahren wird unter Verwendung einer wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt und weist folgende Schritte auf: a) Aufbringen wenigstens eines im wesentlichen ebenen Blechelements auf das als Kernelement ausgebildete erste Gesenkteil und Vorbiegen des Blechelements in einer Weise, daß es der Kontur des Kernelements angepaßt wird, oder Aufbringen wenigstens eines vorgeformten Blechelements auf das Kernelement und wahlweise Vorbiegen des Blechelements in der genannten Weise; b) Zustellen des zweiten Gesenkteils relativ gegen das Kemelement in einer Weise, daß das Kernelement zumindest bereichsweise von dem zweiten Gesenkteil umgeben wird, wobei das Kernelement und das zweite Gesenkteil einen Umformhohlraum begrenzen und das wenigstens eine Blechelement zwischen den Gesenkteilen eingeklemmt wird; c) hydrostatisches Umformen des wenigstens einen Blechelements innerhalb des Umformhohlraums; d) Auseinanderfahren des zweiten Gesenkteils und des Kernelements nach Beendigung des hydrostatischen Umformvorgangs und Entformen des wenigstens einen umgeformten Blechelements aus der Vorrichtung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auf einfache und kostengünstige Weise die Herstellung von schalenförmigen Bauteilen möglich, die eine komplizierte Kontur, insbesondere mit Hinterschneidungen, aufweisen können. Insbesondere können durch das Verfahren auch Schalen für Kraftstofftanks wie Motorradtanks oder dergleichen hergestellt werden, die einteilig ausgebildet sind und somit nicht mehr über die nachteilige Mittelnaht verfügen. Zu den Vorteilen, Wirkungen, Effekten und der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen zur Vorrichtung zum Herstellen der Bauteile vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.
Zu erwähnen ist an dieser Stelle, daß alle Umformvorgänge während des Verfahrens fließend ineinander übergehen können, um die zeitlich ablaufende Kaltverfestigung zu beeinflussen.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft können mit dem Verfahren gleichzeitig zwei Blechelemente umgeformt werden.
In weiterer Ausgestaltung kann nach dem Entformen des wenigstens einen umgeformten Blechelements dessen Randbereich beschnitten werden. Durch die Kombination des Herstellungsverfahrens mit einem flexiblen Verfahren zum Beschneiden der umgeformten Bauteile können Kosten für die Herstellung,
Instandhaltung, Lagerung von Beschneidwerkzeugen oder dergleichen für verschiedene schalenförmige Bauteile entfallen.
Vorzugsweise kann der Randbereich mit einem Wasserstrahl oder einem Laserstrahl beschnitten werden. Durch diese Art der Beschneidung werden mechanische Beschneideinrichtungen überflüssig, so daß auch ein bisher erforderlicher Werkzeugwechsel in regelmäßigen Abständen entfallen kann. Der Laserstrahl als thermisches Werkzeug oder ein entsprechender Wasserstrahl weist gegenüber anderen mechanischen Bearbeitungsprozessen eine extrem hohe Flexibilität auf. Natürlich sind auch andere Verfahren zum Beschneiden des Randbereichs möglich.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung und das Verfahren zum Herstellen von schalenförmigen Bauteilen aus Metall können besonders vorteilhaft zur Herstellung von Kraftstofftanks, insbesondere von Motorradtanks, verwendet werden.
Die Erfindung wird nun auf exemplarische Weise anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen die Fig.1 bis 6 verschiedene perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen schalenformiger Bauteile aus Metall sowie ein solches Bauteil, wobei aus diesen Figuren ebenfalls ein Herstellungsverfahren für solche Bauteile ersichtlich wird.
Anhand der Fig.1 bis 6 wird nachfolgend die Herstellung einer Außenschale für einen Motorradtank beschrieben.
Die Herstellung der Außenschale erfolgt in einer Vorrichtung 10 zum Herstellen schalenformiger Bauteile, wie sie übersichtsweise in Fig.3 dargestellt ist. Die Vorrichtung weist ein als Kernelement 11 ausgebildetes erstes Gesenkteil und ein zweites Gesenkteil 20 auf. Das zweite Gesenkteil 20 besteht aus zwei Gesenkteilhälften 21 und 22.
Das Kemelement 11 hat eine langestreckte Form und einen angenähert U-förmigen Querschnitt 12. Die Gesenkteilhälften 21 und 22 sind derart relativ gegen das Kernelement 11 zustellbar, daß sie im zugestellten Zustand einen Umformhohlraum 30 begrenzen. Weiterhin ist das Kernelement 11 im zugestellten Zustand bis auf seine Stirnseiten 13 komplett von den Gesenkteilhälften 21 , 22 umgeben.
Die Positionierung der Gesenkteilhälften 21 , 22 und des Kernelements 11 wird durch entsprechende Fixierbereiche 14, 15, 23, 24 unterstützt.
Zum Festklemmen eines Blechelements 40 bei der späteren hydrostatischen Umformung weist das Kernelement 11 eine Dichtfläche 17 auf, die mit entsprechenden Dichtflächen 26, 27 der Gesenkteilhälften 21 und 22 korrespondiert. Das Blechelement 40 wird zwischen den Dichtflächen 17, 26, 27 festgeklemmt. Die Dichtflächen haben weiterhin die Aufgabe, die während des Umformprozesses in den Umformhohlraum 30 eintretende hydrostatische Flüssigkeit am unkontrollierten Austreten aus der Vorrichtung 10 zu hindern. Im Bereich der miteinander kommunizierenden Dichtflächen 17, 26, 27 kann ein geeignetes Dichtelement vorgesehen sein.
Innerhalb des Kernelements 11 sind eine Reihe von nicht dargestellten Kanälen vorgesehen, die mit einem ebenfalls nicht dargestellten Sammelbehälter für die hydrostatische Flüssigkeit verbunden sind. Über die Kanäle, die das Kernelement 11 -und je nach Bedarf auch das zweite Gesenkteil 20- durchsetzen, wird die hydrostatische Flüssigkeit während des Umformvorgangs gegen das Blechelement 40 gepreßt, so daß sich dieses plastisch verformt. Die Gestalt des umgeformten Blechelements 40 wird durch die formbestimmende Gravur 25 im zweiten Gesenkteil 20 festgelegt. Je nach Bedarf kann eine solche Gravur auch im Kernelement 11 ausgebildet sein.
Die Form des Kernelements 11 ist aus Fig.2 ersichtlich. Das Kemelement 11 weist den angenähert U-förmigen Querschnitt 12 auf. An seiner Stirnseite 13 weist das Kemelement 11 eine Höhe h1 auf, wobei die Höhe bis zu der gegenüberliegenden Stirnseite stetig auf eine Höhe h2 ansteigt. Gleichzeitg reduziert sich mit steigender Höhe der Radius von der Basis des „U" im Querschnitt 12. Die Schenkel des „U" im Querschnitt 12 stehen bei der Höhe h2 enger zusammen und sind somit steiler ausgebildet, als dies bei der Höhe h1 der Fall ist. Das Kernelement hat somit eine unebene Form. Allerdings läßt sich die Oberfläche 16 des Kernelements 11 (siehe Fig.1 ) mathematisch in einer Ebene abwickeln. Das Kemelement 11 weist durch seine Ausgestaltung eine für die herzustellende Außenschale des Motorradtanks geeignete und möglichst endnahe Kontur auf.
Wenn nun die Außenschale des Motorradtanks aus einem im wesentlichen ebenen Blechelement 40 hergestellt werden soll, muß das Blechelement 40 zunächst auf zweidimensionale Weise vorgebogen werden, wie dies in Fig.1 dargestellt ist. Dazu wird das Blechelement 40 über den Scheitel des Kernelements 11 umgebogen. Das über das Kernelement 11 umgebogene Blechelement 40 ist aus Fig.2 ersichtlich.
Anschließend werden, wie dies in Fig.3 gezeigt ist, die zwei Gesenkteilhälften 21 , 22 des zweiten Gesenkteils 20 derart relativ gegen das Kernelement 11 zugestellt, daß sie im zugestellten Zustand den Umformhohlraum 30 begrenzen. Gleichzeitig wird das Blechelement 40 zwischen den Dichtflächen 17, 26, 27 eingeklemmt und fixiert.
Eine relative Zustellbewegung des Kernelements gegen das zweite Gesenkteil 20 kann bedeuten, daß zum einen, wie dies im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, das Kernelement 11 unbeweglich fixiert ist, während das zweite Gesenkteil 20 beweglich in der Vorrichtung 10 angeordnet ist. Natürlich ist auch der umgekehrte Fall denkbar, daß das zweite Gesenkteil 20 unbeweglich und das Kernelement 11 beweglich angeordnet ist. Schließlich können sowohl das Kemelement 11 , als auch das zweite
Gesenkteil 20 beweglich zueinander angeordnet sein.
Der zugestellte Zustand der Vorrichtung 10 kurz vor dem eigentlichen Umformvorgang ist in den Fig.4a und 4b dargestellt. Mit Beginn der hydrostatischen Umformung wird die hydrostatische Flüssigkeit durch die entsprechenden Kanäle im Kemelement 11 gegen das Blechelement 40 gepreßt. Dadurch wird das Kemelement 40 im Bereich des Umformhohlraums 30 einer plastischen Verformung ausgesetzt, und zwar soweit, bis sich der umgeformte Bereich 42 des Blechelements 40 gegen die im zweiten Gesenkteil 20 befindliche Gravur 25 angelegt hat. Dieser Zustand ist in Fig.5a dargestellt.
Wie aus Fig.5a besonders deutlich ersichtlich ist, weist das Blechelement 40 einen Randbereich 41 auf, der zwischen den Dichtflächen 17, 26, 27 eingeklemmt ist und somit von einer Verformung praktisch ausgeschlossen ist. Eine Verformung des Blechelements 40 erfolgt in der Regel nur im Umformbereich 42. Gegebenenfalls kann Blech aus dem Randbereich in die Umformzone nachfließen.
Nach Beendigung der hydrostatischen Umformung werden die beiden Gesenkteilhälften 21 und 22 auseinander gefahren, so daß das umgeformte Blechelement 40, das nunmehr die Form einer Außenschale eines Motorradtanks aufweist, ohne Probleme entformt werden kann. Die Aufteilung des zweiten Gesenkteils 20 in mehrere Teile ist bei der Herstellung von Außenschalen für Motorradtanks besonders vorteilhaft, wenn diese eine oder mehrere Hinterschneidungen aufweisen, was bei nur einteiliger Ausgestaltung des zweiten Gesenkteils 20 eine Entformung des umgeformten Blechelements 40 aus der Vorrichtung 10 unmöglich machen würde.
Nach der Entformung aus der Vorrichtung 10 hat das umgeformte Blechelement die in Fig.5b dargestellte Kontur. Nunmehr muß der Randbereich 41 des Blechelements noch weggeschnitten werden, was über ein geeignetes Schneidverfahren, beispielsweise unter Verwendung eines Laserstrahls oder eines Wasserstrahls, erfolgen kann.
Die fertige Außenschale 40 für den Motorradtank ist in Fig.6 dargestellt. Wie man dieser Figur deutlich entnehmen kann, ist die Außenschale einteilig ausgebildet, so daß die bisher zwangsläufig auftretenden Mittelnaht, die bei der bekannten Herstellung der Außenschale aus einer linken und einer rechten Halbschale entstand, entfällt.
In den Figuren ist die Herstellung einer Außenschale für einen Motorradtank beschrieben worden. Auf die gleiche Weise lassen sich auch Innenschalen für einen solchen Tank herstellen. Bei entsprechender Modifizierung der Vorrichtung 10 ist es aber auch möglich, gleichzeitig zwei Blechelemente umzuformen, so daß in einem einzigen Arbeitsgang sowohl die Außenschale, als auch die Innenschale gefertigt werden können.

Claims

Patentansprüche
1 ) Schalenförmiges Bauteil aus Metall, insbesondere Kraftstoffbehälter, das eine Außenschale (40) und eine Innenschale aufweist, wobei die Außenschale (40) und die Innenschale einen Bauteilinnenraum begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (40) und/oder die Innenschale einteilig ausgebildet ist/sind und daß die Außenschale (40) und/oder die Innenschale mittels hydrostatischer Umformung hergestellt ist/sind.
2) Schalenförmiges Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (40) und/oder die Innenschale wenigstens eine Hinterschneidung aufweist/ aufweisen.
3) Schalenförmiges Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (40) und die innenschale über eine Fügeverbindung miteinander verbunden sind.
4) Schalenförmiges Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (40) und/oder die Innenschale aus einem kaltverformbaren Metall gebildet ist.
5) Vorrichtung zum Herstellen schalenformiger Bauteile aus Metall nach einem der
Ansprüche 1 bis 4 mittels hydrostatischer Umformung, wobei die schalenförmigen Bauteile aus im wesentlichen ebenen oder vorgeformten Blechelementen hergestellt werden, mit einem ersten Gesenkteil (11 ) und mit einem zweiten Gesenkteil (20), wobei die Gesenkteile (11 , 20) über Zustellmittel derart relativ gegeneinander zustellbar sind, daß sie im zugestellten Zustand einen Umformhohlraum (30) begrenzen und wobei wenigstens ein Blechelement (40) zwischen den Gesenkteilen eingeklemmt wird oder ist und im Umformhohlraum (30) hydrostatisch umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gesenkteil als Kemelement (11 ) ausgebildet ist und daß das zweite Gesenkteil (20) derart um das Kemelement (11 ) herum angeordnet ist, daß das Kernelement (11 ) im zugestellten Zustand zumindest bereichsweise vom zweiten Gesenkteil (20) umgeben ist.
6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kemelement (11 ) eine langgestreckte Form aufweist.
7) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kemelement (11 ) einen annäherungsweise U-förmigen Querschnitt (12) aufweist.
8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kemelement (11 ) Bereiche unterschiedlicher Höhe (h1 , h2) und/oder Geometrie aufweist.
9) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (11 ) in seiner Form derart ausgebildet ist, daß seine Oberfläche (16) in eine Ebene abwickelbar ist.
10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (11 ) und/oder das zweite Gesenkteil (20) eine Anzahl von
Kanälen aufweist, die das Kemelement (11 ) und/oder das zweite Gesenkteil (20) durchsetzen, und daß über die Kanäle eine hydrostatische Flüssigkeit gegen das wenigstens eine Blechelement (40) oder in den Umformhohlraum (30) gerichtet wird oder richtbar ist. 11 ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gesenkteil (20) zweiteilig (21 , 22) oder mehrteilig ausgebildet ist.
12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (11 ) und/oder das zweite Gesenkteil (20) eine Gravur (25) aufweist.
13) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (11 ) wenigstens eine Dichtfläche (17) aufweist, daß das zweite Gesenkteil (20) wenigstens eine Dichtfläche (26, 27) aufweist und daß im zugestellten Zustand ein Randbereich (41 ) des wenigstens einen
Blechelements (40) zwischen den Dichtflächen (17, 26, 27) eingeklemmt ist.
14) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Blechelemente zwischen dem Kemelement (11 ) und dem zweiten Gesenkteil (20) eingeklemmt oder einklemmbar sind.
15) Verfahren zum Herstellen schalenformiger Bauteile aus Metall nach einem der Ansprüche 1 bis 4, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 5 bis 14, mit folgenden Schritte: a) Aufbringen wenigstens eines im wesentlichen ebenen Blechelements auf das als Kernelement ausgebildete erste Gesenkteil und Vorbiegen des Blechelements in einer Weise, daß es der
Kontur des Kernelements angepaßt wird, oder Aufbringen wenigstens eines vorgeformten Blechelements auf das Kernelement und wahlweise Vorbiegen des Blechelements in der genannten Weise; b) Zustellen des zweiten
Gesenkteils relativ gegen das Kemelement in einer Weise, daß das
Kernelement zumindest bereichsweise von dem zweiten Gesenkteil umgeben wird, wobei das Kemelement und das zweite Gesenkteil einen Umformhohlraum begrenzen und das wenigstens eine Blechelement zwischen den Gesenkteilen eingeklemmt wird; c) hydrostatisches Umformen des wenigstens einen Blechelements innerhalb des Umformhohlraums; d) Auseinanderfahren des zweiten Gesenkteils und des Kernelements nach Beendigung des hydrostatischen Umformvorgangs und Entformen des wenigstens einen umgeformten Blechelements aus der Vorrichtung.
16) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Blechelemente umgeformt werden.
17) Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entformen des wenigstens einen umgeformten Blechelements dessen Randbereich beschnitten wird.
18) Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich mit einem Wasserstrahl oder Laserstrahl beschnitten wird.
19) Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 18 zur Herstellung von Kraftstoffbehältern, insbesondere von Motorradtanks.
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