WO2003011489A1 - Verfahren zur herstellung eines metallrohres, insbesondere eines gasverteilerrohres für fahrzeug-airbags - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines metallrohres, insbesondere eines gasverteilerrohres für fahrzeug-airbags Download PDF

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WO2003011489A1
WO2003011489A1 PCT/EP2002/008290 EP0208290W WO03011489A1 WO 2003011489 A1 WO2003011489 A1 WO 2003011489A1 EP 0208290 W EP0208290 W EP 0208290W WO 03011489 A1 WO03011489 A1 WO 03011489A1
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metal plate
tube
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tubular
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PCT/EP2002/008290
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Manfred Blaich
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GFU-Gesellschaft für Umformung und Maschinenbau GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0815—Making tubes with welded or soldered seams without continuous longitudinal movement of the sheet during the bending operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0803—Making tubes with welded or soldered seams the tubes having a special shape, e.g. polygonal tubes

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal tube which has at least one change in cross section.
  • the tube can have functional elements, e.g. B. contain filter inserts, flow orifices and the like.
  • the invention also relates to a method for producing a gas distribution pipe, in particular for vehicle airbags, which has a connecting sleeve, at least one ring-shaped collar and outlet openings arranged in the longitudinal direction.
  • Gas distribution pipes which are used, for example, for head and side airbags in vehicles, are long, slim pipes with a plurality of outlet openings arranged in the longitudinal direction.
  • the tubes have a connecting sleeve for connecting a gas source and a collar on which an inflatable sack is secured against slipping.
  • the outlet openings are made in prefabricated, cut-to-size pipes by punching. To do this, a mandrel must be inserted into the pipe. Chips and punched parts that occur during processing must be carefully removed, since even small particles can blow through the suddenly inflating sack when the airbag is triggered.
  • the ring-shaped collar is formed by upsetting and the connecting sleeve is pressed on and crimped.
  • the manufacturing process is complex. It is also problematic to completely remove all particles and chips from the pipe. Due to disturbances in the The process does not always ensure that the collar has the dimensions and shape required for the gas distributor pipe to function reliably. To ensure this, an enormous amount of testing is necessary.
  • the invention is based on the object of specifying a production method with which a tube which has cross-sectional changes can be manufactured in one piece. It should also be possible to borrow pipes in which functional elements are permanently integrated or which have gas-side outlet openings and are suitable for vehicle airbags.
  • the object of the invention and the solution to this problem is a method for producing a metal tube which has at least one change in cross-section, wherein
  • the pipe jacket is punched out as a flat metal plate, the outer contour of which corresponds to the development of the pipe,
  • the flat metal plate is formed into a profile with a U-shaped cross section
  • the U-shaped profile is pressed into a tubular semifinished product which has a still open slot
  • the longitudinal slot which extends without interruption with an essentially constant gap width over the entire pipe length, is welded.
  • the longitudinal slot of the tubular semi-finished product can be used to align the workpiece in a longitudinal welding machine or to align the welding tool on the workpiece.
  • the ends of the jacket to be joined together are pressed together and welded.
  • the metal board has sections of different widths, which are connected by continuous transition sections.
  • the metal plate is punched out in a width which corresponds to the outer diameter of the tube multiplied by the number ⁇ . Since the dimension of the blank width is based on the outside diameter of the pipe to be manufactured and not the neutral phase in the pipe jacket, there is a slight oversize, which is advantageous for the subsequent welding of the longitudinal pipe seam and contributes to the creation of flawless longitudinal seams.
  • Press dies designed as half-shells can be used to produce the tubular semi-finished product.
  • the leg ends of the U-shaped profile are expediently held in the shape by a sword at a distance forming the longitudinal slot.
  • a welding tool can be guided to the longitudinal slot of the tubular semi-finished product, which traces the contour of the tube and welds the longitudinal seam of the tube.
  • the method according to the invention is also suitable for producing a tube with permanently integrated functional elements.
  • Functional elements can include flow orifices, filter elements, static mixers and similar components.
  • functional elements are inserted which are positively fixed by the wall profile after the pipe is finished.
  • Protrusions are formed on the long sides of the flat metal plate, which form an annular space for receiving the functional element after being formed into a tubular semifinished product. If necessary, the contour forming the annulus can be reworked with external molding tools.
  • protrusions are formed on the long sides of the metal plate, which form a bead-shaped tube extension for receiving a disk after being formed into a tubular semi-finished product. This tube extension is pressed to form a collar in which the assigned washer is fixed in a form-fitting manner.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that a flow insert arranged between two support disks is inserted into the profile in the course of the reshaping and that the support disks are fixed in a form-fitting manner in beads which are formed in the course of the reshaping of the metal plate and are reworked by means of molding tools ,
  • the long sides of the metal plate have a profile with recesses which, when the metal plate is formed into a pipe, add up to shell-side outlet openings arranged in the longitudinal direction.
  • the profiles of the long sides of the metal plate expediently also have projections from which a collar and a connecting sleeve are formed when the metal plate is formed into a tube.
  • the metal plate can have a section of narrower width which, after the metal plate has been formed, forms a cross-sectional constriction of the tube.
  • Gas distribution pipes which are used in head or side airbags of vehicles, have a length that is often between 1 m and 2 m.
  • the metal plate used for the production of the tube is punched out in sections from a metal sheet, the length of the sections being selected such that the transitions lie in the region of the edge jumps of the metal plates forming the exit openings. Inaccuracies at these transitions are harmless, since no weld seam has to be formed in the area of the outlet openings.
  • the slowly welded tube made of the flat metal plate can be bent to give it a predetermined spatial profile that is adapted to the application.
  • a bending shaping which forms the workpiece in the longitudinal direction can also take place.
  • the workpiece receives a spatial progression adapted to the application before the longitudinal slot of the tubular semi-finished product is welded.
  • the metal plate is preferably formed by bending in the die or roll bending to form a workpiece with a U-shaped cross section, which is curved in the longitudinal direction and is then pressed into a tubular shape using dies, the shape-giving receiving space of which is adapted to the shape of the workpiece.
  • the workpiece already receives a spatially curved course during the shaping of the metal plates and / or during the subsequent pressing into a tubular semi-finished product, which is related to the later use of the tube, e.g. B. is adapted as a gas distributor pipe. Subsequent bending of the welded pipe is not necessary or can at least be restricted to sections that are very strongly curved.
  • the method according to the invention in particular does not exclude that, for. B. sections curved in a circular arc can subsequently be formed by bending the tube, which has already been three-dimensionally formed and welded to the longitudinal seam.
  • FIG. 1 is a side view of a metal pipe manufactured in accordance with the invention
  • FIG. 2 shows a metal plate for the production of the tube shown in FIG. 1, 3 shows a first deformation of the metal plate shown in FIG. 2 into a U-shaped profile,
  • FIG. 4 shows a second forming step for producing a tubular semi-finished product from the intermediate product shown in FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a metal tube produced by the method according to the invention with integrated functional elements
  • Fig. 6 shows a preferred embodiment of the metal tube according to the invention with jacket-side, in the longitudinal direction of the outlet openings, which as
  • Gas distribution pipe can be used for a vehicle airbag
  • FIG. 7 shows a metal circuit board for the production of the gas distribution pipe shown in FIG. 6,
  • FIG. 8a is a side view of a curved gas distributor tube for a vehicle airbag, manufactured according to the invention.
  • FIG. 8b is a plan view of the subject of Fig. 8a
  • Fig. 9 shows a further embodiment of a gas distribution pipe produced by the method according to the invention.
  • the tube 1 shown in Fig. 1 has cross-sectional changes, for. B. for a connecting sleeve 2 and for an annular collar 3.
  • the jacket for the metal tube shown in FIG. 1 with cross-sectional changes is punched out as a flat metal plate 4.
  • the metal board 4 is shown in Fig. 2.
  • Their outer contour corresponds to the development of the tube 1.
  • the width of the metal plate results from the outer diameter of the tube multiplied by the number ⁇ . In relation to the neutral phase running in the wall of the jacket, there is a slight excess, which requires the later, flawless longitudinal welding of the pipe.
  • the metal plate 4 is formed into a profile 5 with a U-shaped cross section. Subsequently, the U-shaped profile 5 is inserted between two matrices 6, 6 'formed as half-shells and pressed to a tubular semi-finished product 7 which has a cross-sectional profile corresponding to the tube 1 and a still open slot. 4 that the leg ends of the U-shaped profile are held in this shape by a sword 8 inserted into the die 6 at a distance forming the longitudinal slot.
  • the longitudinal slot of the tubular semi-finished product is then welded, preferably by laser welding.
  • the welding tool can be guided on the slot.
  • the method is also suitable for producing a tube in which functional elements 9 are firmly integrated.
  • a flow insert 9, e.g. B. in the form of a static mixer arranged within the tube 1 and fixed between the washers 10.
  • the annular disks 10 are fitted in a form-fitting manner in the collar 11 of the tube 1 which is formed on the jacket side.
  • the tube 1 is produced in the manner described above. First, a flat metal plate is punched out, the outer contour of which corresponds to the development of the tube and has projections for the formation of bead-shaped tube extensions.
  • the tube 1 ' is intended as a gas distributor tube for an airbag in vehicles, in particular for so-called head airbags or side airbags. It is a long, slim pipe of 1 m to 2 m in length and diameter of about 15 mm.
  • the gas distribution pipe 1 ' has a connecting sleeve 2 for connecting a gas source and an annular collar 3, to which an inflatable bag (not shown) can be attached.
  • Several outlet openings 13 are arranged in a row in the longitudinal direction.
  • the jacket for the gas distributor pipe 1 ′ shown in FIG. 6, straight and with cross-sectional expansions for the connecting sleeve 2 and the collar 3, is punched out as a flat metal plate 4.
  • the metal board 4 is shown in FIG. 7. Its outer contour corresponds to a development of the gas distributor pipe 1 ', the parting plane 14 having been laid for the development through the outlet openings 13.
  • the long sides of the metal plate 4 each have a profile with projections 15 and recesses 16.
  • the projections 15 are assigned to the cross-sectional expansions of the gas distributor pipe 12, that is to say the connecting sleeve 2 and the annular collar 3.
  • the recesses 16 punched out on the edge complement one another and form the edges of the outlet openings 13.
  • the width of the metal plate corresponds to the outer diameter of the gas distributor pipe 1 ′ multiplied by the number ⁇ . In relation to the neutral phase running in the wall of the jacket, there is a slight oversize, which requires the later, error-free longitudinal welding of the gas distribution pipe l 1 .
  • the metal plate 4 is shaped and the tubular semi-finished product 7 is welded analogously to the procedure described above (cf. FIGS. 3 to 4).
  • the metal board 4 can be made in sections from a metal sheet, for. B. a galvanized steel sheet are punched out.
  • the length of the punched sections is expediently chosen such that the transitions from one punched section to the next lie in the region of the peripheral recesses 16 of the metal plates 4 forming the outlet openings 13.
  • the straight tubes 1, 1 'shown in FIGS. 1 and 6' can be given a predetermined spatial profile adapted to the application by bending.
  • a bending shaping which forms the workpiece in the longitudinal direction can also take place at the same time.
  • the metal plate 4 is preferably formed by bending in the die or roll bending to form a workpiece which is U-shaped in cross section and which is curved in the longitudinal direction and is then pressed into a tubular shape using dies, the shaping receiving space of which is adapted to the shape of the workpiece , 8a and 8b show a curved gas distribution pipe 1 'produced by this bending process.
  • the outlet openings 13 are not visible in the views shown. Sections illustrated in the form of a circular arc in FIG. 9 can subsequently be formed by bending the gas distribution pipe 1 ′ which has already been three-dimensionally formed and welded to the longitudinal seam.
  • the method according to the invention is distinguished from the prior art by a smaller number of work steps. It has the further advantage that pipes, preferably gas distribution pipes with a small diameter and large outlet openings on the jacket side, can also be produced. In particular, tubes with an inner diameter of 12 mm or less can also be produced by the method according to the invention.
  • the metal plate 4 can also have a section of smaller width which, after the metal plate has been formed into a tubular semifinished product, forms a cross-sectional constriction of the tube, as is shown in FIGS. 8a, 8b and 9. Even when the metal plate 4 is formed, the workpiece is given a spatial course which is adapted to the later application. Subsequent bending deformations of the finished pipe are not necessary or can, for. B. on circular arc-shaped end sections.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres (1), insbesondere eines Gasverteilerrohres für Fahrzeug-Airbags. Der Rohrmantel wird als ebene Metallplatine (4) ausgestanzt, deren Aussenkontur der Abwicklung des Rohres (1) entspricht. Die ebene Metallplatine (4) wird dann zu einem Profil (5) mit einem U-förmigen Querschnitt umgeformt. Das U-förmige Profil (5) wird zu einem rohförmigen Halbzeug (7) verpresst, welches einen noch offenen Längsschlitz aufweist. Der Längsschlitz, der sich ohne Unterbrechung mit einer im Wesentlichen konstanten Spaltbreite über die gesamte Rohrlänge erstreckt, wird schliesslich verschweißt. Bei der Herstellung von Gasverteilerrohren entspricht die Aussenkontur der Metallplatine (4) einer Abwicklung des Gasverteilerrohres, wobei die Trennebene für die Abwicklung durch die Austrittsöffnungen (13) gelegt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres, insbesondere eines Gasverteilerrohres für Fahrzeug-Airbags
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres, das mindestens eine Querschnittsänderung aufweist. Das Rohr kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung Funktionselemente, z. B. Filtereinsätze, Strömungsblenden und dergleichen enthalten. Die Erfindung betrifft im Speziellen auch ein Verfahren zur Herstellung eines Gasverteilerrohres, insbesondere für Fahrzeug-Airbags, das eine Anschlussmuffe, mindestens einen ringförmigen Kragen und in Längsrichtung gereihte mantelseitige Austrittsöffnungen aufweist.
Gasverteilerrohre, die beispielsweise für Kopf- und Seiten- airbags in Fahrzeugen eingesetzt werden, sind lange schlanke Rohre mit einer Mehrzahl in Längsrichtung angeordneter Austrittsöffnungen. Die Rohre weisen eine Anschlussmuffe zum Anschluss einer Gasquelle sowie einen Kragen auf, an dem ein aufblasbarer Sack gegen Abrutschen gesichert wird. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen werden die Austrittsöffnungen in vorgefertigte, auf Maß geschnittene Rohre durch Stanzen eingebracht. Dazu muss in das Rohr ein Dorn eingeführt werden. Bei der Bearbeitung anfallende Späne und Stanzteile müssen sorgfältig entfernt werden, da bereits kleine Partikel bei Auslösung des Airbags den sich schlagartig aufblähenden Sack durchschlagen können. In weiteren Arbeitsschritten werden der ringförmige Kragen durch Stauchen angeformt und die Anschlussmuffe aufgepresst und vercrimmt. Das Herstellungsverfahren ist aufwändig. Problematisch ist auch das vollständige Entfernen aller Partikel und Späne aus dem Rohr. Bedingt durch Störungen im Prozess ist nicht immer sichergestellt, dass der Kragen die für eine betriebssichere Funktion des Gasverteilerrohres erforderlichen Abmessungen und Form besitzt. Um dies sicherzustellen, ist ein enormer Prufaufwand notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren anzugeben, mit dem ein Rohr, welches Quer- schnittsanderungen aufweist, in einem Stuck gefertigt werden kann. Dabei soll auch die Fertigung von Rohren mog- lieh sein, in denen Funktionselemente fest integriert sind oder die als Gasverteilerrohre mantelseitige Austritts- offnungen aufweisen und für Fahrzeug-Airbags geeignet sind.
Gegenstand der Erfindung und Losung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres, das mindestens eine Querschnittsanderung aufweist, wobei
der Rohrmantel als ebene Metallplatine ausgestanzt wird, deren Außenkontur der Abwicklung des Rohres ent- spricht,
die ebene Metallplatine zu einem Profil mit einem U-formigen Querschnitt umgeformt wird,
das U-formige Profil zu einem rohrformigen Halbzeug verpresst wird, welches einen noch offenen Langs- schlitz aufweist, und
der Langsschlitz, der sich ohne Unterbrechung mit einer im Wesentlichen konstanten Spaltbreite über die gesamte Rohrlange erstreckt, verschweißt wird. Der Langsschlitz des rohrformigen Halbzeuges kann zur Ausrichtung des Werkstuckes in einer Langsschweißmaschine bzw. zur Ausrichtung des Schweißwerkzeuges an dem Werkstuck benutzt werden. Die miteinander zu verbindenden Enden des Mantels werden zusammengedruckt und verschweißt.
Die Metallplatine weist Abschnitte unterschiedlicher Breite auf, die durch stetige Ubergangsabschnitte verbunden sind. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrung der Erfindung wird die Metallplatine in einer Breite ausgestanzt, die dem mit der Zahl π multiplizierten Außendurchmesser des Rohres entspricht. Da bei der Bemessung der Platinenbreite der Außendurchmesser des zu fertigenden Rohres und nicht die neutrale Phase im Rohrmantel zugrunde gelegt wird, ergibt sich ein geringfügiges Übermaß, das bei der anschließenden Schweißung der Rohrlangsnaht vorteilhaft ist und dazu beitragt, dass fehlerfreie Langsnahte entstehen.
Zur Herstellung des rohrformigen Halbzeuges können als Halbschalen ausgebildete Pressmatrizen verwendet werden. Die Schenkelenden des U-formigen Profils werden bei der Formgebung zweckmäßig durch ein Schwert in einem den Langsschlitz bildenden Abstand gehalten. An dem Langsschlitz des rohrformigen Halbzeuges kann ein Schweißwerkzeug gefuhrt werden, das die Kontur des Rohres nachfahrt und die Langs- naht des Rohres schweißt.
Das erfindungsgemaße Verfahren ist ferner geeignet, um ein Rohr mit fest integrierten Funktionselementen herzustellen.
Funktionselemente können Stromungsblenden, Filterelemente, statische Mischer und ahnliche Bauteile sein. Im Zuge der Umformung der Metallplatine werden Funktionselemente eingelegt, die nach der Fertigstellung des Rohres durch das Wandprofil formschlussig fixiert sind. An den Längsseiten der ebenen Metallplatine sind Vorsprunge angeformt, die nach der Umformung zu einem rohrformigen Halbzeug einen Ringraum zur Aufnahme des Funktionselementes bilden. Falls erforderlich, kann die den Ringraum bildende Kontur mit äußeren Formwerkzeugen nachgearbeitet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrung der Erfindung sind an den Längsseiten der Metallplatine Vorsprunge angeformt, die nach der Umformung zu einem rohrformigen Halbzeug eine sickenformige Rohrerweiterung zur Aufnahme einer Scheibe bilden. Diese Rohrerweiterung wird mit Formwerkzeugen zu einem Kragen verpresst, in dem die zugeordnete Scheibe formschlussig fixiert ist.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Verfahrens sieht vor, dass ein zwischen zwei Stutzscheiben angeordne- ter Stromungseinsatz im Zuge der Umformung in das Profil eingelegt wird und dass die Stutzscheiben formschlussig in Sicken fixiert werden, die im Zuge der Umformung der Metallplatine gebildet und durch Formwerkzeuge nachgearbeitet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrung der Erfindung, die sich insbesondere zur Herstellung von Gasverteilerrohren eignet, weisen die Längsseiten der Metallplatine ein Profil mit Rucksprungen auf, die sich bei der Umformung der Metall- platine zu einem Rohr zu mantelseitigen, in Längsrichtung gereihten Austrittsoffnungen erganzen. Die Profile der Längsseiten der Metallplatine weisen zweckmäßig auch Vorsprunge auf, aus denen bei der Umformung der Metallplatine zu einem Rohr ein Kragen und eine Anschluss- muffe gebildet werden.
Die Metallplatme kann einen Abschnitt geringerer Breite aufweisen, der nach der Umformung der Metallplatine eine Querschnittsverengung des Rohres bildet.
Gasverteilerrohre, die in Kopf- oder Seitenairbags von Fahrzeugen eingesetzt werden, weisen eine Lange auf, die häufig zwischen 1 m und 2 m betragt. Die für die Fertigung des Rohres verwendete Metallplatme wird gemäß einer bevorzugten Ausfuhrung der Erfindung abschnittsweise aus einem Metallblech ausgestanzt, wobei die Lange der Abschnitte so gewählt ist, dass die Übergänge im Bereich der die Austrittsoffnungen bildenden randseitigen Rucksprunge der Metallplatme liegen. Ungenauigkeiten an diesen Übergängen sind unschädlich, da im Bereich der Austrittsoffnungen keine Schweißnaht gebildet werden muss.
In einem letzten Arbeitsschritt kann das aus der ebenen Metallplatine gefertigte und langsverschweißte Rohr durch Biegen einen an die Anwendung angepassten vorgegebenen raumlichen Verlauf erhalten.
Alternativ dazu kann auch bei der Umformung der Metallplatine und/oder bei der nachfolgenden Verpressung zu einem rohrformigen Halbzeug zugleich eine das Werkstuck in Längsrichtung formende Biegeumformung erfolgen. Dadurch erhalt das Werkstuck einen an die Anwendung angepassten raumlichen Verlauf, bevor der Langsschlitz des rohrformigen Halbzeuges verschweißt wird. Vorzugsweise wird die Metallplatine durch Biegen im Gesenk oder Rollbiegen zu einem im Querschnitt U-formigen Werkstuck umgeformt, das in Längsrichtung gekrümmt ist und anschließend unter Verwendung von Matrizen, deren formgebender Aufnahmeraum an die Form des Werkstuckes angepasst ist, rohrformig verpresst wird.
Das Werkstuck erhalt bereits bei der Umformung der Metallplatme und/oder bei der nachfolgenden Verpressung zu einem rohrformigen Halbzeug einen raumlich gekrümmten Verlauf, der an die spatere Anwendung des Rohres, z. B. als Gasverteilerrohr, angepasst ist. Ein nachtragliches Biegen des fertiggeschweißten Rohres ist nicht erforderlich oder kann sich zumindest auf Abschnitte beschranken, die sehr stark gekrümmt sind. Das erfindungsgemaße Verfahren schließt insbesondere nicht aus, dass z. B. kreisbogenformig gekrümmte Abschnitte nachträglich durch Biegen des bereits dreidimen- sional umgeformten und an der Langsnaht verschweißten Rohres geformt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfuhrungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch
Fig. 1 ein erfmdungsgemaß hergestelltes Metallrohr in einer Seitenansicht,
Fig. 2 eine Metallplatine zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Rohres, Fig. 3 eine erste Umformung der in Fig. 2 dargestellten Metallplatine in ein U-förmiges Profil,
Fig. 4 einen zweiten Umformschritt zur Herstellung eines rohrformigen Halbzeuges aus dem in Fig. 3 dargestellten Zwischenerzeugnis,
Fig. 5 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge- stelltes Metallrohr mit integrierten Funktionselementen,
Fig. 6 eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäß hergestellten Metallrohres mit mantelseitigen, in Längsrichtung gereihten Austrittsöffnungen, das als
Gasverteilerrohr für einen Fahrzeug-Airbag einsetzbar ist,
Fig. 7 eine Metallplatine zur Herstellung des in Fig. 6 dargestellten Gasverteilerrohres,
Fig. 8a ein gekrümmtes, erfindungsgemäß hergestelltes Gasverteilerrohr für einen Fahrzeug-Airbag in einer Seitenansicht,
Fig. 8b eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 8a,
Fig. 9 eine weitere Ausführung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gasverteilerrohres. Das in Fig. 1 dargestellte Rohr 1 weist Querschnittsanderungen, z. B. für eine Anschlussmuffe 2 sowie für einen ringförmigen Kragen 3 auf.
Der Mantel für das in Fig. 1 dargestellte, Querschnittsanderungen aufweisende Metallrohr wird als ebene Metallplatine 4 ausgestanzt. Die Metallplatine 4 ist in Fig. 2 dargestellt. Ihre Außenkontur entspricht der Abwicklung des Rohres 1. Die Breite der Metallplatine ergibt sich aus dem mit der Zahl π multiplizierten Außendurchmesser des Rohres. Bezogen auf die in der Wandung des Mantels verlaufende neutrale Phase resultiert ein geringfügiges Übermaß, das die spatere, fehlerfreie Langsverschweißung des Rohres fordert .
In einem ersten, in Fig. 3 dargestellten Umformschritt wird die Metallplatine 4 zu einem Profil 5 mit einem U-formigen Querschnitt umgeformt. Anschließend wird das U-fόrmige Profil 5 zwischen zwei als Halbschalen ausgebildeten Matrizen 6, 6' einer Presse eingesetzt und zu einem rohrformigen Halbzeug 7 verpresst, das einen dem Rohr 1 entsprechenden Querschnittsverlauf und einen noch offenen Langsschlitz aufweist. Der Fig. 4 entnimmt man, dass die Schenkelenden des U-formigen Profils bei dieser Formgebung durch ein in die Matrize 6 eingesetztes Schwert 8 in einem den Langsschlitz bildenden Abstand gehalten werden.
Der Langsschlitz des rohrformigen Halbzeuges wird anschließend, vorzugsweise durch Laserschweißen, verschweißt. Dabei kann das Schweißwerkzeug an dem Langsschlitz gefuhrt werden. Das Verfahren eignet sich auch zur Herstellung eines Rohres, in das Funktionselemente 9 fest integriert sind. Bei einem in Fig. 5 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist als Funktionselement ein Stromungseinsatz 9, z. B. in Form eines statischen Mischers, innerhalb des Rohres 1 angeordnet und zwischen Ringscheiben 10 fixiert. Die Ringscheiben 10 sind formschlussig in mantelseitig eingeformte Kragen 11 des Rohres 1 eingepasst. Die Herstellung des Rohres 1 erfolgt in der vorstehend beschriebenen Weise. Zunächst wird eine ebene Metallplatte ausgestanzt, deren Außenkontur der Abwicklung des Rohres entspricht sowie Vorsprunge für die Bildung von sickenformigen Rohrerweiterungen aufweist. Die Ringscheiben 10 und der Stromungseinsatz 9, z. B. ein statischer Mischer, werden im Zuge der Umformung der Metallplatine in das Profil eingelegt, das dann zu einem rohrformigen Halbzeug weiterver- presst wird. Die sickenformigen Rohrerweiterungen werden unter Verwendung von Formwerkzeugen nachgearbeitet, wobei die in Fig. 5 dargestellten Kragen gebildet werden. Die Ringscheiben 10 sind in den Kragen 11 formschlussig fixiert und halten den Stromungseinsatz 9. Vor und nach der abschließenden Umformung wird die Langsnaht des Rohres 1 verschweißt .
Fig. 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung eines nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Rohres l1. Das Rohr 1' ist als Gasverteilerrohr für einen Airbag in Fahrzeugen, insbesondere für sogenannte Kopfairbags oder Seitenairbags, bestimmt. Es handelt sich um ein langes, schlankes Rohr von 1 m bis 2 m Lange und einem Durchmesser von etwa 15 mm. Das Gasverteilerrohr 1' weist eine Anschlussmuffe 2 zum Anschluss einer Gasquelle sowie einen ringförmigen Kragen 3, an dem ein nicht dargestellter aufblasbarer Sack befestigbar ist, auf. In Längsrichtung sind in einer Reihe mehrere Austrittsoffnungen 13 angeordnet .
Der Mantel für das in Fig. 6 dargestellte, gerade und mit Querschnittserweiterungen für die Anschlussmuffe 2 und den Kragen 3 versehene Gasverteilerrohr 1' wird als ebene Metallplatine 4 ausgestanzt. Die Metallplatine 4 ist in Fig. 7 dargestellt. Ihre Außenkontur entspricht einer Abwicklung des Gasverteilerrohres 1 ' , wobei die Trennebene 14 für die Abwicklung durch die Austrittsoffnungen 13 gelegt worden ist. Entsprechend weisen die Längsseiten der Metallplatine 4 jeweils ein Profil mit Vorsprungen 15 und Rucksprungen 16 auf. Die Vorsprunge 15 sind den Querschnittserweiterungen des Gasverteilerrohres 12, also der Anschlussmuffe 2 und dem ringförmigen Kragen 3 zugeordnet. Die randseitig ausgestanzten Rucksprunge 16 erganzen sich bei einer rohrformigen Umformung der Metallplatine 4 zu den Austrittsoffnungen 13 und bilden die Kanten der Austrittsoffnungen 13. Die Breite der Metallplatine entspricht dem mit der Zahl π multiplizierten Außendurchmesser des Gas- verteilerrohres 1'. Bezogen auf die in der Wandung des Mantels verlaufende neutrale Phase ergibt sich ein gering- fugiges Übermaß, das die spatere, fehlerfreie Langs- verschweißung des Gasverteilerrohres l1 fordert. Die Umformung der Metallplatine 4 sowie die Verschweißung des rohrformigen Halbzeuges 7 erfolgt analog zur zuvor beschriebenen Vorgehensweise (vgl. Fig. 3 bis 4).
Die Metallplatine 4 kann abschnittsweise aus einem Metallblech, z. B. einem verzinkten Stahlblech, ausgestanzt werden. Dabei wird die Lange der Stanzabschnitte zweckmäßig so gewählt, dass die Übergänge von einem Stanzabschnitt zum nächsten im Bereich der die Austrittsoffnungen 13 bildenden randseitigen Rucksprunge 16 der Metallplatme 4 liegen.
Die in den Fig. 1 und 6 dargestellten geraden Rohre 1, 1' können einen durch Biegen an die Anwendung angepassten vorgegebenen raumlichen Verlauf erhalten.
Alternativ dazu kann auch bei der Umformung der Metallplatme 4 und/oder bei der nachfolgenden Verpressung zu einem rohrformigen Halbzeug 7 zugleich eine das Werkstuck in Längsrichtung formende Biegeumformung erfolgen. Dadurch erhalt das Werkstuck einen an die Anwendung angepassten raumlichen Verlauf, bevor der Langsschlitz des rohrformigen Halbzeuges 7 verschweißt wird. Vorzugsweise wird die Metallplatine 4 durch Biegen im Gesenk oder Rollbiegen zu einem im Querschnitt U-formigen Werkstuck umgeformt, das in Längsrichtung gekrümmt ist und anschließend unter der Verwendung von Matrizen, deren formgebender Aufnahmeraum an die Form des Werkstuckes angepasst ist, rohrformig ver- presst wird. Die Fig. 8a und 8b zeigen ein nach diesem Biegeverfahren hergestelltes gekrümmtes Gasverteilerrohr 1'. Die Austrittsoffnungen 13 sind in den dargestellten Ansichten nicht sichtbar. In Fig. 9 dargestellte kreisbogenformig gekrümmte Abschnitte können nachtraglich durch Biegen des bereits dreidimensional umgeformten und an der Langsnaht ver- schweißten Gasverteilerrohres 1' geformt werden.
Das erfindungsgemaße Verfahren zeichnet sich im Vergleich zum Stand der Technik durch eine geringere Zahl von Arbeitsschritten aus. Es hat den weiteren Vorteil, dass auch Rohre, vorzugsweise Gasverteilerrohre mit kleinem Durchmesser und großen mantelseitigen Austrittsoffnungen, gefertigt werden können. Insbesondere lassen sich nach dem er- findungsgemaßen Verfahren auch Rohre mit einem Innendurchmesser von 12 mm oder weniger fertigen. Die Metallplatine 4 kann auch einen Abschnitt geringerer Breite aufweisen, der nach der Umformung der Metallplatine zu einem rohrformigen Halbzeug eine Querschnittsverengung des Rohres bildet, wie dies in den Fig. 8a, 8b und 9 dargestellt ist. Bereits bei der Umformung der Metallplatine 4 erhalt das Werkstuck einen raumlichen Verlauf, der an die spatere Anwendung angepasst ist. Nachtragliche Biegeumformungen des fertigen Rohres entfallen oder können sich z. B. auf kreisbogen- formig abgewinkelte Endabschnitte beschranken.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres, das mindestens eine Querschnittsänderung aufweist, wobei
der Rohrmantel als ebene Metallplatine (4) ausgestanzt wird, deren Außenkontur der Abwicklung des Rohres (1, 1 ' ) entspricht,
die ebene Metallplatine (4) zu einem Profil (5) mit einem U-förmigen Querschnitt umgeformt wird,
das U-förmige Profil (5) zu einem rohrformigen Halbzeug (7) verpresst wird, welches einen noch offenen Längsschlitz aufweist und
der Längsschlitz, der sich ohne Unterbrechung mit einer im Wesentlichen konstanten Spaltbreite über die gesamte Rohrlänge erstreckt, verschweißt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatine (4) Abschnitte unterschiedlicher Breite aufweist, die durch stetige Ubergangsabschnitte verbunden sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatine in einer Breite ausgestanzt wird, die dem mit der Zahl π multiplizierten Außendurchmesser des Rohres entspricht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des rohrformigen Halbzeuges (7) als Halbschalen ausgebildete Pressmatrizen (6, 6') verwendet werden und dass die Schenkelenden des U-formigen Profils (5) bei der Formgebung durch ein Schwert (8) in einem den Langsschlitz bildenden Abstand gehalten werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Langsschlitz des rohrformigen
Halbzeuges (7) em, z. B. von einem Schweißautomaten gesteuertes, Schweißwerkzeug gefuhrt wird, welches den raumlichen Verlauf und die Kontur des Werkstuckes nachfahrt und die Langsnaht verschweißt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Umformung der Metallplatine (4) Funktionselemente (9) eingelegt werden, die nach der Fertigstellung des Rohres (1, 1') durch das Wandprofil formschlussig fixiert sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längsseiten der Metallplatine (4) Vorsprunge angeformt sind, die nach der Umformung zu einem rohrformi- gen Halbzeug einen Ringraum zur Aufnahme eines Funktionselementes (9) bilden, und dass die den Ringraum bildende Kontur mit äußeren Formwerkzeugen nachgearbeitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich- net, dass an den Längsseiten der Metallplatine (4) Vorsprunge angeformt sind, die nach der Umformung zu einem rohrformigen Halbzeug (7) eine sickenformige Rohrerweiterung zur Aufnahme einer Scheibe (10) bilden, und dass die Rohrerweiterung mit Formwerkzeugen zu einem Kragen (11) verpresst wird, in dem die Scheibe (10) formschlussig fixiert ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen zwei Stützscheiben (10) angeordneter Stromungseinsatz (9) im Zuge der Umformung in das Profil eingelegt wird und dass die Stützscheiben formschlussig in Kragen (11) fixiert werden, die im Zuge der Umformung der Metallplatine (4) gebildet und durch Formwerkzeuge nachgearbeitet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten der Metallplatine (4) ein Profil mit Rucksprüngen (16) aufweisen, die sich bei der Umformung der Metallplatine (4) zu einem Rohr (l1) zu mantelseitigen, in Längsrichtung gereihten Austritts- Öffnungen (13) ergänzen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten der Metallplatine (4) ein Profil mit Vorsprungen (15) aufweisen, aus denen bei der Umformung der Metallplatine (4) zu einem Rohr (1') ein Kragen (3) und eine Anschlussmuffe (2) gebildet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatine (4) einen Abschnitt geringerer Breite aufweist, der nach der Umformung der Metallplatme (4) eine Querschnittsverengung des Rohres bildet .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatine (4) abschnittsweise aus einem Metallblech ausgestanzt wird, wobei die Lange der Abschnitte so gewählt ist, dass die Übergänge im Bereich der die Austrittsoffnungen (13) bildenden randseitigen Rucksprunge (16) der Metallplatine (4) liegen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der ebenen Metallplatine (4) gefertigte und langsverschweißte Rohr durch Biegen einen an die Anwendung angepassten vorgegebenen raumlichen Verlauf erhalt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umformung der Metallplatine
(4) und/oder bei der nachfolgenden Verpressung zu einem rohrformigen Halbzeug (7) zugleich eine das Werkstuck in Längsrichtung formende Biegeumformung erfolgt und dadurch das Werkstuck einen an die Anwendung angepassten raumlichen Verlauf erhalt, bevor der Langsschlitz des rohrformigen Halbzeuges (7) verschweißt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatine (4) durch Biegen im Gesenk oder Rollbiegen zu einem im Querschnitt U-formigen Werkstuck umgeformt wird, das in Längsrichtung gekrümmt ist und anschließend unter Verwendung von Matrizen (6, 6'), deren formgebender Aufnahmeraum an die Form des Werkstückes angepasst ist, rohrförmig verpresst wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass kreisbogenförmig gekrümmte Abschnitte nachträglich durch Biegen des bereits dreidimensional umgeformten und an der Längsnaht verschweißten Rohres geformt werden.
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