DE602004006956T2 - Method and device for hydroforming a hollow body with at least one branch - Google Patents

Abstract

A method and an apparatus for hydroforming a hollow body (4) with at least a branch portion (24) includes a step of hydroforming a protrusion on a wall of a hollow body, which protrusion is for defining the branch portion, a step of shearing the end wall (22a) of the protrusion (22) and a step of outwardly deforming the circumferential edge of the opening (22b) formed by the shearing step, all the above mentioned steps being performed within a hydroforming die.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen von wenigstens einen Zweigbereich aufweisenden Hohlkörpern gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3. Solche Verfahren sind bekannt und werden seit langem verwendet. Sie ermöglichen ein Innenhochdruckumformen von Hohlkörpern, wie beispielsweise von rohrförmigen Elementen aus Metallmaterial, innerhalb eines Hohlraums einer Innenhochdruckumformmatrize, in der ein unter Druck stehendes Fluid (beispielsweise Wasser) innerhalb des Hohlkörpers wirkt, um die Körperwand auswärts gegen die Fläche des Matrizenhohlraums aufzuweiten.The The present invention relates to a method and to a Apparatus for hydroforming at least one branch area having hollow bodies according to the respective Topics of the claims 1 and 3. Such methods are known and have been used for a long time. they allow a hydroforming of hollow bodies, such as of tubular Elements of metal material, within a cavity of a hydroforming die, in the pressurized fluid (for example, water) within of the hollow body affects the body wall outwards against the surface expand the Matrizenhohlraums.

Eine herkömmliche Anwendung von Innenhochdruckumformverfahren ist die Herstellung von rohrförmigen Metallelementen für Auspuffrohre von Motorfahrzeugen. Im Rahmen der verschiedenen bekannten Lösungen wurde bereits in der Vergangenheit vorgeschlagen, beispielsweise ein rohrförmiges Metallelement mit irgendeiner gewünschten Konfiguration (beispielsweise eine gerade, gebogene oder S-förmige Konfiguration) mit einem Zweigbereich auszubilden, der sich von dem rohrförmigen Körper erstreckt. Strukturen dieser Art sind beispielsweise erforderlich, um einen Abgasverteiler des Motors eines Motorfahrzeugs auszubilden. Durch Erzeugen eines einteiligen rohrförmigen Elementes mit einem Zweigbereich ist es möglich, Schweißoperationen zu vermeiden, die schwierig durchzuführen sind und Verluste in Bezug auf Zeit und Herstellungskosten mit sich bringen.A conventional Application of hydroforming is the production of tubular Metal elements for Exhaust pipes of motor vehicles. As part of the various known solutions has been proposed in the past, for example a tubular metal element with any desired Configuration (for example, a straight, curved or S-shaped configuration) with a branch portion extending from the tubular body. Structures of this type are required, for example Form exhaust manifold of the engine of a motor vehicle. By Producing a one-piece tubular Elementes with a branch area make it possible to perform welding operations to avoid that are difficult to perform and losses in relation on time and cost of ownership.

Daher wurde im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, ein Verfahren zum Innenhochdruckumformen eines Hohlkörpers mit wenigstens einem Zweigbereich durchzuführen, bei dem eine Innenhochdruckumformmatrize mit einem Umformhohlraum verwendet wird. Ein hohler Rohlingkörper, der ursprünglich keinen Zweigbereich aufweist, wird in den Matrizenhohlraum eingesetzt, und ein unter Druck stehendes Fluid wird dem hohlen Rohlingkörper zugeführt, um die Ausbildung eines verschlossenen Vorsprungs an einer Wand des Hohlkörpers herbeizuführen, wobei sich der Vorsprung in einen entsprechenden Bereich des Matrizenhohlraums ausdehnt. Am Ende des Innenhochdruck umformverfahrens wird der Hohlkörper aus der Innenhochdruckumformmatrize entnommen und einer separaten Stanzoperation in Bezug auf den verschlossenen Boden unterzogen, um eine Öffnung am Ende des Vorsprungs auszubilden.Therefore has already been proposed in the prior art, a method for hydroforming a hollow body with at least one Perform branch area, in which a hydroforming die with a forming cavity is used. A hollow blank body, originally no Branch area is inserted into the die cavity, and a pressurized fluid is supplied to the hollow blank body to the formation of a sealed projection on a wall of the hollow body bring about, wherein the projection in a corresponding region of the Matrizenhohlraums expands. At the end of the hydroforming process, the hollow body is made taken from the hydroforming die and a separate punching operation subjected to a closed opening in relation to the closed bottom Form end of the projection.

Im Stand der Technik ist es auch bekannt, einen rohrförmigen Metallkörper mit einer lateralen Öffnung zu erzeugen, indem eine Stanzoperation an der Wand des rohrförmigen Körpers durchgeführt wird, die dazu erforderlich ist, die zuvor genannte laterale Öffnung zu erzeugen, und zwar in einer Innenhochdruckumformmatrize ( US 6305201 P1 ). Bei dieser bekannten Lösung wird der Fluiddruck innerhalb des rohrförmigen Körpers während des Innenhochdruckumformprozesses dazu verwendet, die Stanzoperation zu fördern, die durch ein Stempelelement durchgeführt wird, das gleitbar in der Innenhochdruckumformmatrize befestigt und radial in Richtung der zu auszustanzenden Wand gestoßen wird. Bei dieser bekannten Lösung verursacht die durch dieses Stempelelement durchgeführte Stanzoperation die Bildung eines Halsbereichs um die laterale Öffnung, der sich an der Innenseite des rohrförmigen Elementes erstreckt, wodurch ein Hindernis in Bezug auf den Strom erzeugt wird, der durch den rohrförmigen Körper während seiner zukünftigen Verwendung strömen wird.It is also known in the art to produce a tubular metal body having a lateral opening by performing a punching operation on the wall of the tubular body required to produce the aforesaid lateral opening in an hydroforming die (US Pat. US 6305201 P1 ). In this known solution, the fluid pressure within the tubular body during the hydroforming process is used to promote the punching operation performed by a punch member slidably mounted in the hydroforming die and pushed radially toward the wall to be punched out. In this known solution, the punching operation performed by this die causes the formation of a neck area around the lateral opening which extends on the inside of the tubular element, thereby creating an obstruction with respect to the current passing through the tubular body during its future use will flow.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3 sind aus der US-A-5765420 bekannt.One Method and device according to the respective generic terms the claims 1 and 3 are known from US-A-5765420.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues Verfahren zum Ausbilden eines Hohlkörpers mit einem Zweigbereich zu schaffen, das einfacher, leichter und schneller als die im Stand der Technik vorgeschlagenen Verfahren durchzuführen ist.The The main object of the present invention is to provide a new one A method of forming a hollow body having a branch portion to make it easier, easier and faster than in the stand the technique proposed by the art.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 3.to solution This object is achieved by the invention in a method and a device with the features of the claims 1 and 3.

Somit wird bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Scheroperation, die zum Entfernen des verschlossenen Bodens des mittels Innenhochdruckumformens erzeugten Vorsprungs erforderlich ist, innerhalb der Innenhochdruckumformmatrize durchgeführt. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, das geformte Teil aus der Matrize zu entnehmen, um die Scheroperation an einem anderen Ort und mit einem ande ren Werkzeug durchzuführen. Dies macht die Operationen, die zum Erzielen des fertigen Teils erforderlich sind, leichte und einfacher, wobei die Herstellungszeiten beträchtlich verringert werden. Da das Kolben-/Stempelelement auf die Bodenwand eines sich auswärts des Körpers erstreckenden Vorsprungs wirkt, tritt der Nachteil der in der US 6305201 P1 offenbarten Lösung nicht auf.Thus, in the method according to the present invention, the shearing operation required to remove the sealed bottom of the hydroforming projection is performed within the hydroforming die. For this reason, it is not necessary to remove the molded part from the die in order to perform the shearing operation in another location and with another tool. This makes the operations required to achieve the finished part easier and easier, significantly reducing manufacturing times. Since the piston / punch member acts on the bottom wall of a projection extending outward of the body, the disadvantage of the in US 6305201 P1 did not reveal the solution.

Es sollte klar sein, dass während des letzten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Kolben-/Stempelelement das Scheren der Endwand des Vorsprungs bewirkt, die Umfangskante der auf diese Weise definierten Öffnung normalerweise radial einwärts umgeformt wird, weshalb sie eine Endoperation erfordert, um diese radial auswärts umzuformen, um der Komponente die gewünschte Geometrie innerhalb der geforderten Herstellungstoleranzen zu verleihen.It should be understood that during the final step of the process of the invention wherein the piston / die element causes shearing of the end wall of the projection, the peripheral edge of the aperture defined in this manner is normally deformed radially inwardly, thus requiring an end operation radially outwardly reshape them to give the component the desired geometry within the required manufacturing tolerance to give zen.

Gemäß der Erfindung wird auch ein solcher Endschritt zum Umformen der Kante der Öffnung des Zweigbereichs des Hohlkörpers in Auswärtsrichtung und zur Kalibrierung der Öffnungsabmessung innerhalb der gleichen Innenhochdruckumformmatrize durchgeführt. Zu diesem Zweck wird das Kolben-/Stempelelement gemäß der Erfindung nach Abschluss seines Scherhubs in Richtung des Inneren des Hohlkörpers in die entgegen gesetzte Richtung bewegt und als ein Futter zum radialen Umformen der Öffnungskante in Auswärtsrichtung und zum Drücken der Öffnungskante gegen die Wand des Matrizenhohlraums verwendet.According to the invention is also such a final step to reshape the edge of the opening of the branch area of the hollow body in the outward direction and for calibrating the opening dimension carried out within the same hydroforming die. To For this purpose, the piston / punch element according to the invention after completion his shearing stroke towards the interior of the hollow body in the opposite direction is moved and as a lining to the radial Forming the opening edge in the outward direction and to press the opening edge used against the wall of the Matrizenhohlraums.

Um die optionale Ausführung dieses Endbearbeitungsschrittes sicherzustellen, umfasst das Kolben-/Stempelelement gemäß der Erfindung einen radial ausdehnbaren Abschnitt, und es sind Betätigungsmittel vorgesehen, um diese Ausdehnung am Ende des Scherhubs des Kolben-/Stempelelementes in Einwärtsrichtung des Hohlkörpers und vor dem Rückwärtshub des Kolben-/Stempelelementes durchzuführen, wodurch die Ausdehnung und Kalibrierung der Öffnungskante des Zweigbereichs bewirkt wird.Around the optional version To ensure this finishing step includes the piston / punch element according to the invention a radially expandable portion, and they are actuating means provided to this extent at the end of the shear stroke of the piston / punch element in inward of the hollow body and before the backward stroke of the Perform piston / punch element, whereby the expansion and calibration of the opening edge of the branch area is effected.

Aufgrund dieses Merkmals befindet sich der Bereich des Kolben-/Stempelelementes, der die Auswärtsumformung der Öffnungskante bewirkt, während des Scherhubs in einem zurückgezogenen Nicht-Betriebszustand, und er bewegt sich in seine erweiterte Betriebs-Konfiguration kurz vor dem Beginn des Rückwärtshubs. Dank eines solchen Rückwärtshubs wird der Zweigbereich kalibriert, um einen Durchmesser zu erzielen, der demjenigen des entsprechenden Bereichs des Matrizenhohlraums genau entspricht.by virtue of this feature is the area of the piston / punch element, the outward deformation the opening edge causes while the shear stroke in a retracted non-operational state, and he moves into his extended operating configuration shortly before the start of the backward stroke. Thanks to such a backward stroke the branch area is calibrated to achieve a diameter the one of the corresponding area of the Matrizenhohlraums exactly corresponds.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass das zuvor beschriebene Kolben-/Stempelelement einen magnetischen oder einen magnetisierbaren vorderen Kopf aufweist, um an diesem den Scheroperationsabfall zu halten.One Another preferred feature of the invention is that the previously described piston / punch element a magnetic or a magnetizable front head, to this at the shear operation waste to keep.

Weitere bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die als Beispiel dienenden beiliegenden Zeichnungen deutlich, wobei:Further Preferred features and advantages of the invention will be apparent from the following description with reference to the example in the accompanying drawings, wherein:

1 eine schematische Schnittansicht einer Innenhochdruckumformmatrize zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt; 1 a schematic sectional view of a hydroforming die for carrying out the method according to the invention;

2 bis 5 eine Einzelheit der 1 in verschiedenen Stufen des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigen; und 2 to 5 a detail of 1 in different stages of the process according to the invention; and

6 und 7 eine perspektivische Explosionsansicht und eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Kolben-/Stempelelementes sind, das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet wird. 6 and 7 an exploded perspective view and a sectional view of an embodiment of the piston / punch member, which is used in the method according to the invention.

In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 allgemein die Vorrichtung, die zum Durchführen des Innenhochdruckumformverfahrens gemäß der Erfindung verwendet wird. Die Bezugsziffer 2 bezeichnet eine Innenhochdruckumformmatrize bzw. Form, die in den Zeichnungen nur schematisch dargestellt ist. Die Matrize 2 umfasst einen Raum 3, in dem ein rohrförmiges Stahlelement 4 angeordnet wird, das ursprünglich einen Querschnitt mit einer konstanten Form und Größe entlang der gesamten Länge des rohrförmigen Elementes 4 aufweist.In 1 denotes the reference numeral 1 in general, the apparatus used to carry out the hydroforming process according to the invention. The reference number 2 denotes a hydroforming die or mold, which is shown only schematically in the drawings. The matrix 2 includes a room 3 in which a tubular steel element 4 originally arranged, a cross-section with a constant shape and size along the entire length of the tubular element 4 having.

Konstruktive Einzelheiten der Matrize 2 sind nicht dargestellt, da diese in bekannter Art und Weise ausgeführt sein kann. Derartige Einzelheiten fallen allein genommen nicht in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, und die Tatsache, dass diese in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, dient dem schnellen und einfachen Verständnis. Entsprechend dem Stand der Technik besteht die Matrize 2 aus wenigstens zwei Teilen, die geöffnet werden können, um die Anordnung und die Entnahme des rohrförmigen Elementes in und aus der Matrize zu gestatten.Constructive details of the die 2 are not shown, since this can be carried out in a known manner. Such details alone are not within the scope of the present invention, and the fact that they are not shown in the drawings is for the purpose of rapid and easy understanding. According to the prior art, the die exists 2 of at least two parts that can be opened to allow the assembly and removal of the tubular member into and out of the die.

Der Hohlraum 3 der Innenhochdruckumformmatrize 2 umfasst einen zylindrischen Hauptbereich, dessen Achse durch die Bezugsziffer 5 bezeichnet ist, und einen zusätzlichen Bereich 6, der durch einen zylindrischen Hohlraum gebildet wird, der radial in Bezug auf die Achse 5 des zylindrischen Hauptbereichs des Hohlraums 3 abzweigt. Der Bereich 6 der Innenhochdruckumformmatrize 3 dient dazu, einen radialen Vorsprung an der Wand des rohrförmigen Elementes 4 auszubilden. Obwohl in den Zeichnungen ein rohrförmiges Element 4 in Form eines geraden Zylinders beispielhaft dargestellt ist, ist es problemlos möglich, ein rohrförmiges Element 4 und entsprechend einen Hohlraum 3 mit einer komplexen Form vorzusehen, wie beispielsweise eine Konfiguration mit einer oder mit mehreren Kurven.The cavity 3 the hydroforming die 2 comprises a cylindrical main portion whose axis is indicated by the reference numeral 5 is designated, and an additional area 6 formed by a cylindrical cavity which is radial with respect to the axis 5 of the cylindrical main portion of the cavity 3 branches. The area 6 the hydroforming die 3 serves to provide a radial projection on the wall of the tubular element 4 train. Although in the drawings a tubular element 4 is exemplified in the form of a straight cylinder, it is easily possible, a tubular element 4 and according to a cavity 3 with a complex shape, such as a one or more curve configuration.

Innerhalb des zylindrischen Hohlraums 3 der Matrize sind gleitbar zwei einander gegenüberliegende Kolben 7, 8, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind, befestigt, deren Schäfte 7a, 8a durch irgendwelche Betätigungsmittel (normalerweise Fluidbetätigungsmittel) angetrieben werden, um das rohrförmige Element 4 einer mechanischen Verdichtung in der Richtung seiner Hauptachse 5 auszusetzen. Zu diesem Zweck stehen die Kolben 7, 8 an ihrer Vorderseite mit den Endflächen des rohrförmigen Elementes 4 in Kontakt.Inside the cylindrical cavity 3 the die are slidably two opposed pistons 7 . 8th , which are shown schematically in the drawings, fastened, whose shafts 7a . 8a be driven by any actuation means (normally fluid actuators) to the tubular member 4 a mechanical compression in the direction of its main axis 5 suspend. For this purpose, the pistons stand 7 . 8th on its front side with the end faces of the tubular element 4 in contact.

Ferner umfassen die beiden Kolben 7, 8 axiale Durchgänge 7b, 8b, die den Raum 4a innerhalb des rohrförmigen Elementes 4 entsprechend mit einem Auslassrohr 9, um es der Innenhochdruckumformflüssigkeit (beispielsweise Wasser) zu gestatten, den Raum 4a zu verlassen, und mit einem Einlassrohr 10 (nur schematisch dargestellt) verbinden, um das unter Druck stehende Fluid, das zum Durchführen der Innenhochdruckumformoperation erforderlich ist, dem Raum 4a zuzuführen. In dem Auslassrohr 9 ist ein Ventil 11 angeordnet.Furthermore, the two pistons include 7 . 8th axi ale passes 7b . 8b that the room 4a within the tubular element 4 according to an outlet pipe 9 In order to allow the hydroforming fluid (for example, water), the space 4a leave, and with an inlet pipe 10 (shown only schematically) to connect the pressurized fluid required to perform the hydroforming operation to the space 4a supply. In the outlet pipe 9 is a valve 11 arranged.

Innerhalb des Bereichs 6 des Innenhochdruckumformhohlraums 3 ist ferner ein dritter Kolben 12 gleitbar befestigt, dessen Aufbau und Funktion nachfolgend näher erläutert werden. Der Kolben 12 wird ebenfalls irgendwelchen bekannten Betätigungsmitteln (normalerweise Fluidmittel) ausgesetzt, die dazu geeignet sind, diesen in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen anzutreiben, indem eine vorbestimmte Kraft angelegt wird. Vorzugsweise werden die Betätigungsmittel der beiden Kolben 7, 8 und des dritten Kolbens 12 durch eine elektronische Steuerschaltung gemäß einem vorbestimmten Programm gesteuert, um den Operationszyklus auszuführen, der nachfolgend genauer beschrieben wird.Within the range 6 of hydroforming cavity 3 is also a third piston 12 slidably mounted, the structure and function will be explained in more detail below. The piston 12 is also exposed to any known actuating means (usually fluid means) adapted to drive it in one of its two directions of movement by applying a predetermined force. Preferably, the actuating means of the two pistons 7 . 8th and the third piston 12 controlled by an electronic control circuit according to a predetermined program to carry out the operation cycle which will be described in more detail below.

Unter Bezugnahme auf die 6, 7 ist der dritte Kolbenkörper 12 aus vier Winkelabschnitten 13 ausgebildet, die an ihren Enden zwei konische Flächen 14, 15 definieren, die in Kontakt mit einer konischen Flächen 16 und einer konischen Fläche 17 der entsprechenden beiden Endelemente 18, 19 des Kolbens 12 in Kontakt stehen. Das Endelement 18 ist starr mit einem Schaft 19 verbunden, der sich axial durch die vier Abschnitte 14 erstreckt und ein Gewindeende aufweist, auf das der ringförmige Körper des Endelementes 19 geschraubt ist. Es können irgendwelche Betätigungsmittel (nicht gezeigt) verwendet werden, um dem Schaft 20 in Bezug auf das Endelement 19 eine Drehbewegung zu verleihen, so dass sich die beiden Endelemente 18, 19 aufeinander zu bewegen. Aufgrund des gegenseitigen Eingriffs der konischen Flächen 14, 16 und 15, 17 erzeugt diese Bewegung eine auswärts gerichtete Radialbewegung der vier Abschnitte 13, wodurch eine Ausdehnung des Kolbenbereichs 12, der zwischen den beiden Endelementen 18 und 19 angeordnet ist, verursacht wird.With reference to the 6 . 7 is the third piston body 12 from four angle sections 13 formed, at its ends two conical surfaces 14 . 15 define that in contact with a conical surface 16 and a conical surface 17 the corresponding two end elements 18 . 19 of the piston 12 stay in contact. The end element 18 is rigid with a shaft 19 connected, extending axially through the four sections 14 extends and has a threaded end on which the annular body of the end element 19 screwed. Any actuating means (not shown) may be used to engage the shaft 20 with respect to the end element 19 to impart a rotational movement, so that the two end elements 18 . 19 to move towards each other. Due to the mutual engagement of the conical surfaces 14 . 16 and 15 . 17 this movement generates an outward radial movement of the four sections 13 , causing an expansion of the piston area 12 that is between the two end elements 18 and 19 is arranged is caused.

7 zeigt die Anordnung im ausgedehnten Zustand. 7 shows the arrangement in the expanded state.

An dem Kolben 12 sind ferner Federmittel angeordnet, um die Abschnitte 13 in ihre radiale Einwärtsposition zu drücken, die der minimalen Durchmesserkonfiguration des Kolbens 12 entspricht. Diese Federmittel können beispielsweise aus einer oder aus mehreren elastischen Ringen 21 ausgebildet sein, die um die vier Abschnitte 13 angeordnet sind.On the piston 12 Spring means are further arranged to the sections 13 to push in their radial inward position, the minimum diameter configuration of the piston 12 equivalent. These spring means may for example consist of one or more elastic rings 21 Be formed around the four sections 13 are arranged.

Dank der zuvor beschriebenen Struktur kann der Kolben 12 eine Konfiguration mit kleinerem Durchmesser oder eine Konfiguration mit erweitertem Durchmesser annehmen.Thanks to the structure described above, the piston 12 adopt a smaller diameter configuration or a larger diameter configuration.

Ein weiteres wichtiges Merkmal des Kolbens 12 besteht darin, dass die vordere Umfangskante 18a des Endelementes 18 wie eine Schnittkante derart geformt ist, dass der Kolben 12 auch als ein scherendes Stempelelement dienen kann, um eine runde Öffnung in der Metallkörperwand 4 zu erzeugen.Another important feature of the piston 12 is that the front peripheral edge 18a of the end element 18 how a cutting edge is shaped such that the piston 12 can also serve as a sheared stamp member to a round opening in the metal body wall 4 to create.

Nachfolgend werden verschiedene Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung beschrieben.following Various steps of the method according to the invention will be described.

Im Anfangszustand weist das rohrförmige Element 4, wie bereits beschrieben, eine rohrförmige Gestalt mit einem Abschnitt mit konstanter Form und Größe entlang seiner gesamten Länge auf. Das rohrförmige Element 4 ist innerhalb der Innenhochdruckumformmatrize 2 in demjenigen Zustand angeordnet, der in 1 dargestellt ist.In the initial state, the tubular element 4 as previously described, has a tubular shape with a portion of constant shape and size along its entire length. The tubular element 4 is inside the hydroforming die 2 arranged in the state that is in 1 is shown.

Der Kolben 12 ist derart angeordnet, dass er mit seiner vorderen Endfläche die Wand des rohrförmigen Elementes 4 berührt, wie es in 1 dargestellt ist. Ausgehend von dem Zustand wird das Innenhochdruckumformverfahren gestartet, indem ein Hochdruckfluid (Wasser) in den Raum 4a geleitet wird. Gleichzeitig zur Wasseraktivität wird auch ein axialer mechanischer Druck, wie zuvor bereits beschrieben, auf das rohrförmige Element 4 mit Hilfe der beiden gegenüberliegenden Kolben 7, 8 ausgeübt, die angetrieben werden, um diese aufeinander zu zu bewegen.The piston 12 is arranged such that with its front end face the wall of the tubular element 4 touches on how it is in 1 is shown. Based on the condition, the hydroforming process is started by introducing a high pressure fluid (water) into the room 4a is directed. Simultaneously with the water activity, an axial mechanical pressure, as previously described, is also applied to the tubular element 4 with the help of the two opposite pistons 7 . 8th exerted, which are driven to move them towards each other.

Die gemeinsame Aktion der beiden Kolben 7, 8 und des Druckwassers innerhalb des Raums 4a auf die Wand des rohrförmigen Elements 4 führt zur Ausbildung eines Vorsprungs 22 (2) an der Wand des rohrförmigen Elements 4, die sich in den Bereich 6 des Innenhochdruckumformhohlraums ausdehnt. Während dieses Schrittes wird der dritte Kolben 12 nach und nach zurückbewegt, also weg von dem Hauptbereich des Innenhochdruckumformhohlraums 3 bewegt, um die Ausbildung des Vorsprungs 22 zu gestatten. Die Zurückbewegung des Kolbens 12 wird jedoch durchgeführt, indem auf diesen Kolben ein kontrollierter Druck ausgeübt wird, um dem Wachstum des Vorsprungs 22 mit einer im Wesentlichen ebenen Bodenwand 22a einen ausreichenden Widerstand entgegenzusetzen, um zumindest eine gewünschte Konfiguration (in 3 dargestellt) zu erzeugen.The joint action of the two pistons 7 . 8th and the pressurized water within the room 4a on the wall of the tubular element 4 leads to the formation of a projection 22 ( 2 ) on the wall of the tubular element 4 that are in the area 6 of hydroforming cavity expands. During this step, the third piston 12 gradually moved away, so away from the main area of the hydroforming cavity 3 moved to the formation of the projection 22 to allow. The return movement of the piston 12 However, this is done by applying a controlled pressure on this piston to the growth of the projection 22 with a substantially flat bottom wall 22a to provide sufficient resistance to at least one desired configuration (in 3 shown).

Die zuvor beschriebene Rückwärtsbewegung des Kolbens 12 findet bei der Konfiguration mit minimalem Durchmesser des Kolbens 12 statt.The previously described backward movement of the piston 12 takes place in the configuration with minimum diameter of the piston 12 instead of.

Sobald der Vorsprung 22 dank der gemeinsamen Betätigung des Innenhochdruckumformwassers und der einander gegenüberliegenden Kolben 7, 8 und dank des gesteuerten Widerstands durch den Kolben 12 ausgebildet wurde, wie es in 3 dargestellt ist, wird der Kolben 12 in der Richtung der Wand 22a vorwärts bewegt, wobei dieser in seiner Konfiguration mit minimalem Durchmesser gehalten wird. Bei diesem Schritt wird der Kolben 12 als ein Scherenrissstempelelement verwendet. Der Druck, der durch den Stempel 12 gegen die Wand 22a ausgeübt wird, zusammen mit dem Gegendruck, der durch das Innenhochdruckumformwasser gegen die Innenfläche des Vorsprungs 22 ausgeübt wird, gestatten es der Scherkante 18a des Stempelelementes, die Wand 22a auszuschneiden, so dass eine kreisförmige Öffnung 22b erzeugt wird (3). Der Wandbereich 22a, der auf diese Weise entfernt wird, bleibt an der vorderen Fläche des Kolben-/Stempelelementes 12 kleben, da der Endbereich des Kolbens 12 einen Permanentmagneten oder einen durch einen Elektromagneten (nicht dargestellt) magnetisierbaren Bereich aufweist. Daher fällt der Abfall nicht in das Innere des rohrförmigen Elementes, sondern er bleibt an dem Kolben 12 haften.Once the lead 22 thanks to the common seed actuation of hydroforming water and opposed pistons 7 . 8th and thanks to the controlled resistance of the piston 12 was trained as it is in 3 is shown, the piston 12 in the direction of the wall 22a moved forward, wherein this is kept in its configuration with a minimum diameter. In this step, the piston 12 used as a scissors tearing element. The pressure of the stamp 12 against the wall 22a is applied, together with the back pressure, by the hydroforming against the inner surface of the projection 22 is exercised, allow the shearing edge 18a of the stamp element, the wall 22a cut out, leaving a circular opening 22b is produced ( 3 ). The wall area 22a , which is removed in this way, remains on the front surface of the piston / punch member 12 stick as the end portion of the piston 12 a permanent magnet or a magnetizable by an electromagnet (not shown) area. Therefore, the waste does not fall into the interior of the tubular member but stays on the piston 12 be liable.

Sobald die Scheroperation durchgeführt wurde, wird der Kolben 12 in seine Konfiguration mit erweitertem Durchmesser gebracht und dann wieder in eine radiale Auswärtsrichtung bewegt. In diesem Schritt kommt ein Bereich 23 (6, 7) der äußeren Fläche des Kolben-/Stempelelementes 12 mit der Innenfläche der Umfangskante der Öffnung 22b in Kontakt, wodurch diese wieder gegen den Bereich 6 des Hohlraums 3 gepresst wird, um das Ausbilden eines rohrförmigen Bereichs 34 zu erzielen, der von dem rohrförmigen Element 4 abzweigt, und zwar mit einer regelmäßigen zylindrischen Konfiguration mit der gewünschten Form.Once the shearing operation has been performed, the piston becomes 12 in its expanded diameter configuration and then moved again in a radially outward direction. In this step comes an area 23 ( 6 . 7 ) of the outer surface of the piston / punch element 12 with the inner surface of the peripheral edge of the opening 22b in contact, making them again against the area 6 of the cavity 3 is pressed to form a tubular portion 34 to achieve that of the tubular element 4 branches off, with a regular cylindrical configuration of the desired shape.

Dank des Verfahrens gemäß der Erfindung handelt es sich bei dem Element, das nach dem letztendlichen Öffnen der Innenhochdruckumformmatrize erzielt wird, um einen endbearbeiteten Hohlkörper, wie beispielsweise das beispielhaft dargestellte, rohrförmige Element, mit einem rohrförmigen Zweigbereich, der bereits seine Endöffnung 22b und eine Geometrie aufweist, die den Erfordernissen entspricht. Es ist somit nicht erforderlich, das aus der Innenhochdruckumformmatrize kommende Element weiteren Bearbeitungen oder Prozessen zu unterziehen.Thanks to the method according to the invention, the element which is obtained after the final opening of the hydroforming die is a finished hollow body, such as the exemplified tubular element, having a tubular branch portion already having its end opening 22b and has a geometry that meets the requirements. It is thus not necessary to subject the element coming from the hydroforming die to further processing or processes.

Es ist daher klar, dass bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung innerhalb der gleichen Innenhochdruckumformmatrize das Innenhochdruckumformen sowie das Ausstanzen der Endwand des Zweigbereichs und die Kalibrierung der in dem Zweigbereich erzeugten Öffnung ausgeführt werden können. Das bedeutet, dass dank der Erfindung in einer einzelnen Operation eine Komponente erzeugt werden kann, die bereit zum Einbau ist.It It is therefore clear that in the method and the device according to the invention within the same hydroforming die, hydroforming as well as punching out the end wall of the branch area and the calibration the opening produced in the branch area are executed can. This means that thanks to the invention in a single operation a component can be produced which is ready for installation.

Natürlich können ohne Beeinträchtigung des Prinzips der Erfindung konstruktive Einzelheiten und Ausführungsformen im breiten Umfang in Bezug auf das beispielhaft Beschriebene und Dargestellte innerhalb des Schutzbereichs, der durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist, geändert werden.Of course you can without impairment the principle of the invention constructive details and embodiments broadly in relation to the example described and Shown within the scope of protection provided by the attached claims is defined, changed become.

Es sollte klar sein, dass die Konfiguration des Hohlkörpers beliebig und insbesondere eine komplexe Konfiguration sein kann, die sich von dem zylindrischen, rohrförmigen Element, das vorliegend beispielhaft dargestellt ist, unterscheidet. Ferner kann auch die Konfiguration des Zweigbereichs verschieden sein und beispielsweise einen gebogenen Bereich umfassen. Zudem ist die Erfindung auch anwendbar, wenn mehrere Zweigbereiche an einem einzelnen Hohlkörper ausgebildet werden sollen, wobei es in diesem Fall erforderlich ist, ein Kolben-/Stempelelement für jeden dieser Bereiche innerhalb der Innenhochdruckumformmatrize vorzusehen.It It should be clear that the configuration of the hollow body arbitrarily and, in particular, may be a complex configuration which from the cylindrical, tubular Element, which is exemplified herein, differs. Furthermore, the configuration of the branch area may be different be and include, for example, a bent portion. moreover the invention is also applicable when several branch areas a single hollow body should be trained, it being necessary in this case is a piston / punch element for each of these areas within the hydroforming die.

Claims (7)

Verfahren zum Innenhochdruckumformen eines Hohlkörpers (4), der wenigstens einen Zweigbereich (24) aufweist, wobei – eine Innenhochdruckumformmatrize (2) vorgesehen wird, die einen Umformhohlraum (3) aufweist, – ein hohler Rohlingkörper (4), der ursprünglich keinen Zweigbereich (24) aufweist, innerhalb des Matrizenhohlraums (3) angeordnet wird, – ein unter Druck stehendes Fluid dem hohlen Rohlingkörper (4) zugeführt wird, um eine Ausbildung eines sich auswärts erstreckenden Vorsprungs (22) an einer Wand des Hohlkörpers (4) zu bewirken, wobei sich der Vorsprung in einen entsprechenden Bereich (6) des Matrizenhohlraums (3) erstreckt, – innerhalb des Bereiches (6) des Matrizenhohlraums (3), wo sich der Vorsprung (22) ausdehnt, ein Kolben (12) gleitbar befestigt ist, der eine vordere Wand definiert, gegen die der Vorsprung (22) gedrückt wird, und der während des Ausbildungsprozesses des Vorsprungs durch Ausüben eines kontrollierten Drucks auf diesen rückwärts bewegt wird, – der Kolben (12) derart geformt ist, dass er auch die Funktion eines Scherstempelelementes ausübt, – sobald der Vorsprung (22) umgeformt wurde, bis ein Zweigbereich mit verschlossenem Boden definiert ist, das Kolben-/Stempelelement (12) radial gegen diesen gedrückt wird, um den Boden auszustanzen, wodurch eine Öffnung (22b) am Ende des Zweigbereichs (24) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (12), sobald er die Scheroperation ausgeführt hat, in die entgegen gesetzte Richtung bewegt wird, so dass die Umfangskante der Öffnung (22b) auswärts und gegen die Wand des Bereichs (6) des Matrizenhohlraums (3) umgeformt wird, und dass das Kolben-/Stempelelement wenigstens einen Zwischenbereich mit einem ausdehnbaren Durchmesser aufweist und Mittel vorgesehen sind, um eine Ausdehnung dieses Bereichs in Richtung einer Konfiguration mit größerem Durchmesser zu bewirken, unmittelbar bevor der Rückwärtshub durchgeführt wird, um die Umfangskante der Öffnung (22b) auswärts umzuformen.Method for hydroforming a hollow body ( 4 ), which has at least one branch area ( 24 ), wherein - a hydroforming die ( 2 ) is provided, which has a forming cavity ( 3 ), - a hollow blank body ( 4 ), which was originally not a branch area ( 24 ), within the die cavity ( 3 ), - a pressurized fluid to the hollow blank body ( 4 ) to form an outwardly extending projection (Fig. 22 ) on a wall of the hollow body ( 4 ), wherein the projection is in a corresponding area ( 6 ) of the female cavity ( 3 ), - within the range ( 6 ) of the female cavity ( 3 ), where the lead ( 22 ), a piston ( 12 ), which defines a front wall against which the projection ( 22 ), and which is moved backwards during the formation process of the projection by exerting a controlled pressure, - the piston ( 12 ) is shaped such that it also performs the function of a shear punch element, - as soon as the projection ( 22 ) is deformed until a branch area is defined with a closed bottom, the piston / punch member (12) is pressed radially against this to punch out the bottom, whereby an opening ( 22b ) at the end of the branch area ( 24 ), characterized in that the piston ( 12 ), as soon as it has performed the shearing operation, is moved in the opposite direction, so that the peripheral edge of the opening ( 22b ) away and against the wall of the area ( 6 ) of the female cavity ( 3 ), and that the piston / punch element at least one Intermediate portion having an expandable diameter, and means are provided for causing expansion of said portion towards a larger diameter configuration immediately before the backward stroke is made, around the peripheral edge of the orifice (Fig. 22b ) transform abroad. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (4) zusammen mit der Anwendung des unter Druck stehenden Fluids innerhalb des Hohlkörpers (4) während der Ausbildungsoperation des Vorsprungs (22) einem mechanischen Druck in der Richtung einer Hauptachse (5) desselben ausgesetzt wird.Method according to claim 1, characterized in that the hollow body ( 4 ) together with the application of the pressurized fluid within the hollow body ( 4 ) during the training operation of the projection ( 22 ) a mechanical pressure in the direction of a major axis ( 5 ) is suspended. Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eines Hohlkörpers (4), der wenigstens einen Zweigbereich (24) aufweist, mit: – einer Innenhochdruckumformmatrize (2), die einen Umformhohlraum (3) zur Aufnahme eines hohlen Rohlingkörpers (4), der ursprünglich keinen Zweigbereich (24) aufweist, umfasst, – Mittel zum Zuführen eines unter Druck stehenden Fluids in den hohlen Rohlingkörper (4), so dass ein Vorsprung (22) an einer Wand des Hohlkörpers ausgebildet und in einen entsprechenden Bereich (6) des Matrizenhohlraums (3) ausgedehnt wird, – einem Kolben (12), der bewegbar in dem Bereich (6) des Matrizenhohlraums (3), in den sich der Vorsprung (22) erstreckt, befestigt ist, – wobei Mittel zum Rückwärtsbewegen des Kolbens (12) während des Umformens des Vorsprungs (22) vorgesehen sind, und wobei der Kolben (12) eine vordere Fläche mit einer Schnittkante (18a) aufweist, wobei der Kolben (12) auch als ein Scherstempelelement wirkt, und wobei die Vorrichtung ferner Mittel zum Stoßen des Kolben-/Stempelelementes (12) gegen die Endwand (22a) des Vorsprungs (22) nach Ausbildung desselben aufweist, um diesen zum Ausbilden einer Öffnung (22b) auszustanzen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Zurückbewegen des Kolben-/Stempelelements (12) in Auswärtsrichtung, nachdem dieses seinen Hub zum Durchführen der Scheroperation abgeschlossen hat, vorgesehen sind, um die Umfangskante der Öffnung (22b) auswärts gegen die Wand des Bereichs (6) der Innenhochdruckumformmatrize umzuformen, und dass das Kolben-/Stempelelement (12) wenigstens einen ausdehnbaren Zwischenbereich aufweist, und dass Betätigungsmittel vorgesehen sind, um den Bereich in seine Konfiguration mit ausgedehntem Durchmesser zu bringen, bevor das Kolben-/Stempelelement den zuvor genannten Rückwärtshub durchführt, um die Umfangskante der Öffnung (22b) radial auswärts umzuformen.Device for hydroforming a hollow body ( 4 ), which has at least one branch area ( 24 ), comprising: - a hydroforming die ( 2 ), which have a forming cavity ( 3 ) for receiving a hollow blank body ( 4 ), which was originally not a branch area ( 24 ), - means for supplying a pressurized fluid into the hollow blank body ( 4 ), so that a lead ( 22 ) formed on a wall of the hollow body and in a corresponding area ( 6 ) of the female cavity ( 3 ), - a piston ( 12 ) movable in the area ( 6 ) of the female cavity ( 3 ), in which the projection ( 22 ), - means being provided for moving the piston backwards ( 12 ) during the forming of the projection ( 22 ) are provided, and wherein the piston ( 12 ) a front surface with a cutting edge ( 18a ), wherein the piston ( 12 ) also acts as a shear punch element, and wherein the device further comprises means for pushing the piston / punch element ( 12 ) against the end wall ( 22a ) of the projection ( 22 after forming the same to form an opening ( 22b ), characterized in that means for moving back the piston / punch element ( 12 ) in the outward direction, after it has completed its stroke for performing the shearing operation, are provided around the peripheral edge of the opening (FIG. 22b ) outward against the wall of the area ( 6 ) of the hydroforming die, and that the piston / punch element ( 12 ) has at least one expandable intermediate portion, and that actuation means are provided for bringing the portion into its extended diameter configuration before the piston / punch member makes the aforesaid backward stroke around the peripheral edge of the aperture (10). 22b ) radially outwardly reshape. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Paar von einander gegenüberliegenden zusätzlichen Kolben (7, 8) aufweist, die bewegbar in dem Umformhohlraum (3) befestigt sind, um einen Druck auf den Hohlkörper (4) in der Richtung seiner Hauptachse (5) auszuüben.Device according to claim 3, characterized in that it comprises a pair of mutually opposite additional pistons ( 7 . 8th ) movable in the forming cavity ( 3 ) are attached to a pressure on the hollow body ( 4 ) in the direction of its main axis ( 5 ) exercise. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Kolben (7, 8) entsprechend axiale Durchgänge (7b, 8b) aufweisen, um den Raum (4a) innerhalb des Hohlkörpers (4) entsprechend mit einer Auslassleitung (9) für das Innenhochdruckumformfluid und mit einer Zuführleitung (10) für das Innenhochdruckumformfluid zu verbinden.Device according to claim 4, characterized in that the additional pistons ( 7 . 8th ) corresponding to axial passages ( 7b . 8b ) to the room ( 4a ) within the hollow body ( 4 ) according to an outlet line ( 9 ) for the hydroforming fluid and with a supply line ( 10 ) for the hydroforming fluid. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolben-/Stempelelement (12) einen Zwischenbereich mit einer Mehrzahl von in Um fangsrichtung verteilten Abschnitten (13) aufweist, die zwei konische Endflächen (14, 15) definieren, die mit entsprechenden konischen Flächen (16, 17) von zwei Endkörpern (18, 19) in Eingriff sind, wobei ein Endkörper (18) starr mit einem Schaft (20) mit einem Gewindebereich, auf den der andere Endkörper (19) geschraubt ist, verbunden ist, ein Betätigungsmittel vorgesehen ist, um eine Drehung des Schaftes (20) in Bezug auf den Endkörper (19), der auf diesen geschraubt ist, derart zu bewirken, dass eine Änderung des gegenseitigen axialen Abstands zwischen den Endkörpern erzeugt wird, und Federmittel (21) vorgesehen sind, um die Abschnitte (13) radial einwärts zu drücken.Apparatus according to claim 3, characterized in that the piston / punch element ( 12 ) an intermediate region having a plurality of circumferentially distributed portions ( 13 ), the two conical end surfaces ( 14 . 15 ) with corresponding conical surfaces ( 16 . 17 ) of two end bodies ( 18 . 19 ), wherein an end body ( 18 ) rigidly with a shaft ( 20 ) with a threaded portion on which the other end body ( 19 ) is connected, an actuating means is provided to a rotation of the shaft ( 20 ) with respect to the end body ( 19 ) screwed thereon so as to cause a change in the mutual axial distance between the end bodies, and spring means ( 21 ) are provided to the sections ( 13 ) to push radially inwards. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolben-/Stempelelement (12) einen magnetischen oder magnetisierbaren vorderen Kopf aufweist, um den gescherten Bereich der Endwand (22a) des Vorsprungs (22) daran zu halten.Apparatus according to claim 3, characterized in that the piston / punch element ( 12 ) has a magnetic or magnetisable front head, around the sheared region of the end wall ( 22a ) of the projection ( 22 ) to keep it.