DE2309215B2 - Vorrichtung zum Querwellen der Wandung von Rohren - Google Patents

Description

daß nach dem Bilden der Wellen, die Wellen des Dorns aus deren Bereich kommen und das fertige Werkstück entnommen werden kaan.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Spalte zwischen benachbarten Druckrollen und benachbarten Segmenten radial zueinander ausgerichtet sind. Es erhält dann das gewellte Rohr in Längsrichtung üegende rippenähnliche Teile, die einen erhöhten Widerstand gegen Querausbiegen aufweisen, eine Eigenschaft, die bei Verwendung als energieverzehrendes Element beispielsweise in einer Sicherheitslenksäule eines Kraftfahrzeugs besonders erwünscht ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dienen zum Festlegen der Anfang;;stellung der Druckstellen federbelastete SperrkugeLn, die im Halter angeordnet zwischen zwei benachbarte Zähne greifen, so daß die Zähne aller Druckrolien in gleicher Lage zu den Wellen des Dorns gehalten sind. Eine besondere Einjustierung der Vorrichtung vor jedem Arbeitsgang ist daher nicht erforderlich.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn der Dorn in senkrechter Lage in dem Gehäuse angeordnet ist und die axiale Relativbewegung allein durch Aufwärtsbewegen des Halters mit den Druckrollen bewirkt wird, da sich ein einfacher Aufbau des Antriebes ergibt.

Das zu wellende Rohr wird im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt haben, jedoch ist die Erfindung auch bei Rohren mit vieleckigem Querschnitt anwendbar.

Das Rohr kann aus Metall bestehen, beispielsweise aus Eisen, insbesondere Stahl, oder aus Nichteisen-Metallen, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer oder einer Kupferlegierung. Das Metall kann vor oder nach der Bildung der Wellen geglüht oder in anderer Weise wärmebehandelt werden, je nachdem welche Eigenschaften gefordert werden. Ebenso können die Wandstärke, die Längen der Wellen und die sonstigen Abmessungen geändert werden, um gewünschte Eigenschaften des gewellten Rohres zu erzielen.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Teilschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht zu F i g. 1 mit zum Teil fortgebrochenen Teilen,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Dom der Vorrichtung nach F i g. 1 und

F i g. 4 schematische Darstellungen von drei Stufen bei der Herstellung eines gewellten Rohres mittels einer Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 3.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 besteht aus einem länglichen, aus Segmenten bestehenden Dorn 10 und einer Baueinheit 12 aus acht gezahnten Druckrollen 14, die drehbar in einem gemeinsamen Halter 16 (F i g. 2) gelagert sind.

Der Dorn 10 weist an seinem Außenumfang in Umfangsrichtung also querliegende Wellen 18 auf, die im wesentlichen den Wellen entsprechen, die in dem zu wellenden Rohr zu bilden sind. Der Dorn 10 hat kreisförmigen Querschnitt und besteht aus acht einander gleichen Segmenten 2'0 (F i g. 3), die einen Zapfen 22 umgeben. Der Zapfen 22 ist verschieblich in einem Gehäuse 24 mittels einer Führungsbüchse 26 geführt. In der in Fig. 1 dargestellten unteren Stellung des Zapfens 22 liegen die Segmente 20 gegen den Teil 28 des Zapfens an, der den größeren Durchmesser hat. In diesem Falle nehmen die Segmente die in Fig.3 dargestellte Arbeitsstellung ein, wobei eine weitere radiale Bewegung nach außen durch eine Federbandage 30 am unteren Ende der Segmente und durch einen Flansch 32 am oberen Ende der Segmente begrenzt ist. Der Flansch 32 der Segmente greift hierzu in eine Ringnut 34 im Gehäuse 24.

Bei einer Aufwärtsbewegung des Zapfens 22 ge-

langt ein Teil 36 kleineren Durchmessers des Zapfens in den Bereich der Segmente, so daß diese sich radial einwärts bewegen können und bei Anlage gegen den Teil 36 das Abziehen des gewellten Rohres vom Dorn gestatten.

Der Zapfen 22 weist Abstandsstücke zwischen den einzelnen Segmenten auf, um deien Lage in Umfangsrichtung zu sichern.

Die Baueinheit 12 aus dem Kranz von acht gezahnten Druckrollen 14, die drehbar in dem gemein-

samen Halter 16 gelagert sind, ist koaxial zur Längsachse des Domes 10 angeordnet, wobei die gezahnten Druckrollen 14 symmetrisch rings um die Längsachse des Doms 10 liegen, wie dies F i g. 2 zeigt. Die einzelnen Druckrollen liegen hierbei in zur Längs-

achse des Dorns radialen Ebenen. Jede Druckrolle 14 ist auf einem eigenen Zapfen 38 gelagert, so daß die Druckrollen unabhängig voneinander umlaufen können. Femer sind acht unter Federkraft stehende Sperrkugeln 40 in dem Halter 16 vorgesehen, die mit

je zwei benachbarten Zähnen der zugeordneten Druckrolle 14 zusammenarbeiten, um die einzelnen Druckrollen in ihrer Anfangsstellung mit ihren Zähnen genau ausgerichtet zueinander und zu den Wellen am Dorn zu halten.

Wie F i g. 2 zeigt, sind die Köpfe der Zähne der gezahnten Druckrollen 14 in Umfangsrichtung des Doms konvex ausgebildet und haben einen Krümmungsradius, der dem Außenradius der Wellen am Dom entspricht. Seitlich sind die Zähne etwas abge-

schrägt, um einen gleichmäßigen Spalt zwischen benachbarten Druckrollen zu bilden. Diese Spalte zwischen den Zähnen benachbarter Druckrollen 14 sind radial ausgerichtet zu den Spalten, die zwischen den einzelnen Segmenten 20 des Doms 10 bestehen. Die

Steigung der Zähne der Druckrollen 12 in Umfangsrichtung entspricht der linearen Steigung der Querwellen am Dom 10.

Zur Herstellung eines mit querliegenden Wellen versehenen Rohres für ein energieverzehrendes EIe-

ment einer Sicherheitslenksäule für ein Kraftfahrzeug wird entsprechend Fig.4 verfahren. Zunächst wird ein Rohrrohling 42 geeigneter Länge von einem Vorratsrohr abgeschnitten. Die Stirnflächen werden entgratet (oberer Teil der Fig.4). Mittels eines Stauch-

gesenks werden die stirnseitigen Enden des Rohrrohlings im Durchmesser verringert, wobei eine ringförmige Schulter zwischen den verschiedenen Durchmesser aufweisenden Teilen gebildet wird. Die stirnseitigen Teile geringeren Durchmessers können zum

Aufnahmen von Lagern oder zum Aufstecken von Rohrverlängerungen verwendet werden (mittlerer Teil der F i g. 4).

Der so vorgeformte Rohrrohling wird dann in seinem Teil größeren Durchmessers mit der Vorrich-

tung gemäß F i g. 1 bis 3 mit Wellen versehen, und wird aus der Vorrichtung als mit Wellen versehenes Rohr 46 entnommen (unterer Teil der F i g. 4). Zur Bildung des gewellten Rohres wird der vorgeformte

Rohrrohling 44 um den mit Querwellen 18 versehenen Teil des Dorns 10 aufgebracht, wobei sich die Segmente in der zurückgezogenen Stellung befinden. Der Rohrrohling stützt sich hierbei mit seiner Schulter gegen die vorlaufende querliegende Welle des Dorns ab. Der Zapfen 22 wird dann durch eine nicht dargestellte Einrichtung nach unten gedrückt, so daß die Segmente gespreizt werden, worauf dann eine axiale Relativverschiebung zwischen dem gespreizten Dorn und dem Rohrrohling einerseits und der Baueinheit 12 mit den Druckrollen andererseits erfolgt, wobei zweckmäßig die Baueinheit 12 nach oben längs des Dorns 10 bewegt wird.

Durch die relative Axialbewegung und die Anlage des gespreizten Dorns gegen die Innenwand des Rohres und die ausgerichteten Zähne der Druckrollen werden die Druckrollen aufeinander abgestimmt angetrieben, wobei fortschreitend das Bilden von querliegenden Wellen in dem Rohrrohling erfolgt, wenn aufeinanderfolgende Zähne der Druckrollen 14 mit aufeinanderfolgenden Wellen 18 des Dorns 10 ähnlich einem Zahnstangentrieb zusammenarbeiten. Wie F i g. 1 erkennen läßt, ergibt sich hierbei im wesentlichen eine reine Biegeverformung, und das zur fortschreitenden Bildung der querliegenden Wellen im Rohr erforderliche Material fließt über die Wellen des Dorns hinweg von dessen freiem Ende zu. Hierdurch ist ein Verdünnen der Wandstärke durch eine Dehnung auf einen Kleinstwert begrenzt.

Ist die erforderliche Anzahl von Querwellen gebildet, so wird die Baueinheit 12 in die Anfangslage zurückbewegt und der Zapfen 22 nach oben aus dem Dorn 10 herausgezogen, so daß der Dorn seinen Durchmesser verringern kann. Hierauf kann das gewellte Rohr ungehindert vom Dorn abgezogen werden.

Das so gebildete gewellte Rohr hat Längsrippen entsprechend den Spalten zwischen den Segmenten des Dorns und zwischen den gezahnten Druckrollen. Diese Längsrippen sind bei Verwendung des gewellten Rohrs als Energieverzehrer in einer Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge besonders nützlich, da sie die Biegefestigkeit des gewellten Rohres erhöhen und somit gewährleisten, daß unter Zusammenstoßbedingungen der rohrförmige Energieverzehrer im wesentlichen in Achsrichtung zusammenbricht.

Für gewisse Anwendungen kann es erwünscht sein, die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit der querliegenden Wellen des Rohres, entweder fortschreitend oder intermittierend über die Länge zu ändern. Dies kann durch Verwendung besonderer gezahnter Druckrollen und durch Aufnahme ihrer Achsen in Schlitten erzielt werden, die getrennt voneinander einstellbar in dem gemeinsamen Halter vorgesehen sind. Die Verschiebung der Schlitten erfolgt zweckmäßig in radial einwärts zur Längsachse des Dorns liegender Richtung mittels eines ringförmigen Nockenrings. Dieser Nockenring kann beispielsweise durch einen tonnenförmigen Nocken betätigbar sein, um die Form aufeinanderfolgender Wellen nach einem vorgegebenen Muster zu ändern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 tentschrift 163 802) bestehen auch die äußeren Patentansprüche: Werkzeuge aus Segmenten, die parallel zur Rohr achse angeordnet sind und dazu dienen, die Rohr-

1. Vorrichtung zum Querwellen der Wandung wandung zu stützen, wenn diese zur Fertigstellung von Rohren begrenzter Länge mit einem aus 5 bereits vorgeformter Wellen in axialer Richtung gemehreren parallel zur Rohrachse liegenden radial staucht wird. Dabei werden die Wellen auf der ganverschieblichen Segmenten zusammengesetzten zen Rohrlänge fertig geformt, und zwar ohne Druck Dorn von der Rohrlänge entsprechender Länge, von außen auf die Rohrwandung. Abgesehen davon, deren Umfangsabschnitte in deren äußerer daß es mit dieser Vorrichtung daher nicht möglich Stellung der herzustellenden Querwellenform _l0 ist, ein glattwandiges Rohrwerkstück zum Wellrohr entsprechen, und mit konzentrisch um die Rohr- umzuformen, erfolg·: die Materialumformung unkonachse angeordneten äußeren Werkzeugen zum trolliert, da sich die Vorwellen frei an die Umfangs-Anformen der Rohrwandung an die Segmente, abschnitte der einzelnen Segmente anformen können, dadurch gekennzeichnet, daß die äu- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ßeren Werkzeuge ein Kranz mit den Umfangsab- i₅ gattungsgemäße Vorrichtung so auszugestalten, daß schnitten (18) der Segmente (20) entsprechend aus Glattrohren quergewellte Rohre unter genau festgeformten Zähnen versehener jeweils um eine zur legbaren Verformungsbedingungen hergestellt wer-Rohrachse rechtwinklige Achse (38) frei drehba- den.

rer Druckrollen (14) sind, die in einem gemeinsa- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

men Halter (16) gelagert sind, wie bei Rohrwell- ao löst, daß die äußeren Werkzeuge ein Kranz mit den

Vorrichtungen bekannt, der parallel zur Rohr- Umfangsabschnitten der Segmente entsprechend ge-

achse verschiebbar ist. formten Zähnen versehener jeweils um eine zur Rohr-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- achse rechtwinklige Achse frei drehbarer Druckrolkennzeichnet, daß der Dorn (10) einen kreisför- len sind, die in einem gemeinsamen Halter gelagert migen Außenumfang hat, die Segmente (20) 25 sind, wie bei Rohrwellvorrichtungen bekannt, der gleiche Gestalt haben und einen Zapfen (22) um- parallel zur Rohrachse verschiebbar ist.

geben, der, verschieblich in einem Gehäuse (24) Es ist zwar bereits bekannt (deutsche Patentschrift

geführt, einen zylindrischen Teil (28) aufweist, an 811945) Querwellen mit Hilfe äußerer Druckrollen, den abgestützt die Segmente in der Arbeitsstel- die einen Kranz bilden, einzuformen. Dabei handelt lung gehalten sind, wobei deren Bewegung radial 30 es sich aber einerseits um die Herstellung beliebig auswärts begrenzt ist (30 und 32), und der Zap- langer Wellrohre, andererseits um einen Verforfen einen Teil (36) kleineren Durchmessers auf- mungsvorgang, bei dem gleichfalls der Materialfluß weist, der eine radiale Einwärtsbewegung der unkontrolliert erfolgt, da keine innere Abstützung Segmente gestattet. beim Einformen der Wellen vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- 35 Es ist weiterhin auch bekannt, beim Querwellen durch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen eine innere Abstützung vorzusehen (deutsche Auslebenachbarten Druckrollen und benachbarten geschrift 1272 865, F i g. 5), jedoch erfolgt dort das Segmenten radial zueinander ausgerichtet liegen. Formen nicht in ringförmig geschlossener Weise, so

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 daß auch dort, im wesentlichen also in den nicht in bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festle- 40 Umformung befindlichen Bereichen, unkontrolliergen der Anfangsstellung der Druckrollen (14) bare Materialverformungen und -beanspruchungen federbelastete Sperrkugeln (40) dienen, die im auftreten können.

Halter (16) angeordnet zwischen zwei benach- Bei der Erfindung dagegen wird die Wirkung erbarte Zähne greifen, so daß die Zähne aller zielt, daß die Verformung allein durch die relative Druckrollen in gleicher Lage zu den Wellen (18) 45 Axialbewegung zwischen dem Dom und dem Halter des Dorns gehalten sind. für die Druckrollen gesteuert erfolgt, ohne daß dieser

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Halter um die Längsachse des Rohres gedreht werbis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (10) den muß, wodurch eine Verformung des Werkstoffs in senkrechter Lage in dem Gehäuse (24) an- in Umfangsrichtung eintreten könnte. Die Verwengeordnet ist und die axiale Relativbewegung al- 50 dung des Dorns bedingt nicht nur eine genaue Auslein durch Aufwärtsbewegen des Halters (16) mit gestaltung des Profils, sondern auch die Gleichheit den Druckrollen (14) bewirkt wird. des Profils aufeinanderfolgender Wellen, und das

zahnstangenarlige Zusammenarbeiten zwischen Dorn und Druckrollen ergibt eine Bildung der Wellen un-

55 ter Biegeverformung des Werkstoffes, so daß ein unerwünschtes Strecken und Ausdünnen des Werkstoffs des Rohres während des Wellens weitgehend vermie-Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung den sind.

zum Querwellen der Wandung von Rohren begrenz- Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichter Länge mit einem aus mehreren parallel zur Rohr- 60 tung ist vorgesehen, daß der Dorn einen kreisförmiachse liegenden radial verschieblichen Segmenten gen Außenumfang hat, die Segmente gleiche Gestalt zusammengesetzten Dorn von der Rohrlänge ent- haben und einen Zapfen umgeben, der, verschieblich sprechender Länge, deren Umfangsabschnitte in de- in einem Gehäuse geführt, einen zylindrischen Teil ren äußerer Stellung der herzustellenden Querwellen- aufweist, an den abgestützt die Segmente in der Arform entsprechen, und mit konzentrisch um die Rohr- 65 beitsstellung gehalten sind, wobei deren Bewegung achse angeordneten äußeren Werkzeugen zum An- radial auswärts begrenzt ist, und der Zapfen einen formen der Rohrwandung an die Segmente. Teil kleineren Durchmessers aufweist, der eine ra-

Bei dieser bekannten Vorrichtung (deutsche Pa- diale Einwärtsbewegung der Segmente gestattet, so