EP1216769B1 - Method and apparatus for making a closed hollow section - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines umfänglich geschlossenen Hohlprofiles gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 9.The invention relates to a method for producing a perimeter closed hollow profiles according to the preamble of Patent claim 1 and an apparatus for carrying it out according to the preamble of claim 9.

Ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der EP 0913 277 A1 bekannt. Aus dieser ist ein Querlenker einer Radaufhängung entnehmbar, der aus einem Rohr mittels Innenhochdruckumformen gefertigt ist. Der Querlenker weist verschiedene Querschnittsformen auf, wobei eine ein abgeflachtes Rechteck darstellt. Zur Ausbildung dieser Form wird das kreiszylindrische vorgebogene Rohr in ein zweigeteiltes Innenhochdruckumformwerkzeug eingelegt und beim Schließvorgang von den zwei Gesenkteilen zusammengequetscht. Anschließend wird bei geschlossenem Werkzeug das Rohr mittels Innenhochdruck aufgeweitet, bis es an der Gesenkgravur konturgetreu anliegen und somit die gewünschte rechteckige flache Endform erhalten soll. Bei derartigen faltenbedingenden Quetschungen in Verbindung mit volumenvergrößernden Aufweitungen mittels Innenhochdruck kommt es jedoch häufig zu einem Versagen des Materials, was zu einem wesentlichen Teil an der nach dem Quetschvorgang erreichten Kaltverfestigung des Materials liegt bzw. an den zu großen partiellen Materialabstreckungen in den noch nicht anliegenden Bereichen entsteht. Das Versagen des Materials äußert sich dabei durch Reißen oder Bruch des Rohres bzw. des Hohlprofiles. Die allgemein bekannten Gegenhalter können zur Behebung dieses Mangels dabei nicht eingesetzt werden, da zum einen die massiven Gegenhalter beim Quetschen des Rohres nicht entsprechend schmaler werden können. Zum anderen ist die Kontur der Abstützfläche des Stempels unveränderlich, so daß die Anlage des Rohres - sei es während des Quetschvorganges oder sei es während der Aufweitphase - zu keiner Zeit gleichverteilt ist, was zu ungleichmäßiger Abstützung des Rohres führt und daher zum Versagen des Rohres an dieser abgestützten Stelle bzw. in den angrenzenden Bereichen zum Gegenhalter beiträgt.A generic method or a generic device is known from EP 0913 277 A1. Out of this one is Suspension arm of a suspension removable, consisting of a tube is manufactured by hydroforming. The wishbone has various cross-sectional shapes, one being a flattened Represents rectangle. To form this form is the circular cylindrical pre-bent tube in a two-part hydroforming inserted and during the closing process squeezed together by the two die parts. Subsequently, will when the tool is closed, the tube is widened by means of internal high pressure, until it is true to the Gesenkgravur contour true and thus to obtain the desired rectangular flat final shape. In such wrinkle-related bruises in conjunction with Volume enlarging expansions by means of internal high pressure comes However, it often leads to a failure of the material, resulting in one essential part of the achieved after crimping Hardening of the material is due to the partial or too large Material stretches in the areas that are not yet adjacent arises. The failure of the material manifests itself by tearing or breakage of the tube or of the hollow profile. The Well-known counter-holders can be used to remedy this defect not be used, because on the one hand the massive Counterhold when squeezing the tube not correspondingly narrower can be. On the other hand, the contour of the support surface of the stamp unchangeable, so that the plant of the tube - be during the squeezing process or during the expansion phase - is not evenly distributed at any time, which is too uneven Supporting the pipe leads and therefore to the failure of the Pipe at this supported point or in the adjacent Areas contributes to the backstop.

Auch eine reine querschnittsformbeibehaltende Aufweitung eines Rohres kreisförmigen Querschnittes mit großen Aufweitgraden verläuft abstützungsfrei nicht prozeßsicher, da die Aufweitgeschwindigkeit zunimmt und das Rohrmaterial mit Erreichen seiner Bruchdehnung versagen würde. Um dem entgegenzuwirken, werden die bekannten massiven Gegenhalter verwendet, mittels derer eine kontrollierte Aufweitung zwar möglich ist, der aber auch Grenzen gesetzt sind, da das Rohrmaterial sich selbstverständlich an den Gegenhalter anlegt und dort eine nicht vernachlässigbare Reibung erfährt, die aufweitungshinderlich ist. Außerdem ist eine allseitige Abstützung durch die bekannten Gegenhalter während des gesamten Aufweitprozesses praktisch unmöglich, so daß es wie oben erwähnt zum Versagen des Rohrmaterials in den angrenzenden Bereichen zum jeweiligen Gegenhalter führt.Also, a pure cross-sectional shape-maintaining expansion of a Tube of circular cross-section with large expansion degrees runs without support process safe, since the Aufweitgeschwindigkeit increases and the pipe material with reaching its Breaking elongation would fail. To counteract this, will be the known massive counter-holder, by means of which one controlled expansion is possible, but also Limits are set, since the pipe material, of course attaches to the counterpart and there a not negligible Friction experiences, which is widening. Furthermore is an all-round support by the known counter-holder virtually impossible during the whole expansion process, so that, as mentioned above, the tube material fails leads in the adjacent areas to the respective counter-holder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine entsprechende gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß in einfacher Weise eine Herstellung eines Hohlprofiles ermöglicht wird, bei der auch bei großen Aufweitungen des Hohlprofiles (größer oder gleich der Bruchdehnung des Materials) die Prozeßsicherheit in ausreichendem Maße gewährleistet ist.The invention is based on the object, a generic Method and a corresponding generic device to the effect to further develop that in a simple way a production a hollow section is made possible in the case of large Expansions of the hollow profile (greater than or equal to the Breaking strain of the material) the process safety in sufficient Dimensions is guaranteed.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Patentanspruches 9 hinsichtlich der Vorrichtung gelöst.The object is achieved by the features of claim 1 with regard to the method and by the features of claim 9 with respect to the device solved.

Dank der Erfindung wird durch die Membran ein flexibler Gegenhalter ausgebildet, der sich jedweder Form des Hohlprofilrohlings während der aufweitenden Umformung und auch bei anderen Umformprozessen konturgetreu und großflächig über einen relativ großen Teilumfangsbereich des Hohlprofilrohlinges anpassen kann. Die durch die externe Druckbeaufschlagung erzielte konturanpassende Ausdehnung und Stützkraft der Membran kann durch die einfach handzuhabenden Steuerungsparameter des Druckes sehr genau an den Umformfortschritt angemessen werden. Insgesamt, also durch die großflächige Anlage - bei der Verwendung mehrerer in Umfangsrichtung verteilter Membrane umfänglich vollständiger Anlage - während jeder Umformphase und durch die genaue Stützkraftdosierung erhält der umzuformende Hohlprofilrohling stets die geeignete gleichmäßige Stützkraft, die ein Versagen des Rohlingsmaterials während der Aufweitung verhindert. Dadurch ist die Prozeßsicherheit des Umformprozesses auch bei sehr großen Aufweitungen gewährleistet. Mit großer Aufweitung soll hier gemeint sein: größer oder gleich der Bruchdehnung des Materials. Eine hochdruckfeste Membran ist einfach auszubilden und zu befestigen und stellt insgesamt nur einen sehr geringen apparativen Aufwand dar. Des weiteren sind bestehende Umformwerkzeuge ohne weiteres mit der Membran nachzurüsten. Aufgrund der Elastizität der Membran zieht sich diese beim Zusammenwirken der beiden einander entgegengerichteten Drücke des konstanten oder zunehmenden Innenhochdruckes im Hohlprofilrohling und des während der Aufweitung nachlassenden Druckes der externen Druckbeaufschlagung der Membran unter Beibehaltung der konturgetreuen Anlage aus dem Formraum zurück. Hierdurch kann bezüglich des gesamten Umformprozesses auch somit die Herstellung einer abgeflachten Endform prozeßsicher erfolgen.Thanks to the invention, the membrane becomes a flexible counterholder formed, which can be any shape of the hollow section blank during expansion and also in others Forming processes true to contour and over a relatively large area adjust large partial circumference of the hollow section blank can. The contour-matching achieved by the external pressurization Expansion and support force of the membrane can by very easy to handle control parameters of printing be exactly adapted to the transformation progress. All in all, So by the large-scale plant - when using several circumferentially more distributed membrane circumferentially more complete Plant - during each forming phase and by the exact Stützkraftdosierung receives the reshaped hollow section blank always the appropriate uniform support force, which is a failure prevents the blank material during expansion. Thereby the process reliability of the forming process is also at ensures very large expansions. With great expansion should be meant here: greater than or equal to the elongation at break of the Material. A high pressure resistant membrane is easy to design and attach and overall represents only a very small Apparative effort. Furthermore, existing forming tools easily retrofitted with the membrane. by virtue of the elasticity of the membrane pulls this when interacting the two opposing pressures of the constant or increasing internal high pressure in the hollow section blank and of the decaying pressure of the external during expansion Pressurize the membrane while maintaining the contour true Plant returned from the mold space. This can respect the entire forming process thus also the production a flattened final shape process reliable.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 in einem Querschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Nicht-Gebrauchsstellung der Membran vor der Umformung des Hohlprofilrohlings,

Fig. 2 in einem Querschnitt die Vorrichtung aus Fig. 1 in Gebrauchsstellung der Membran vor der Umformung des Hohlprofilrohlings,

Fig. 3 in einem Querschnitt die Vorrichtung aus Fig. 1 in Gebrauchsstellung der Membran nach Aufweitung des Hohlprofilrohlings,

Fig. 4 in einem Querschnitt die Vorrichtung aus Fig. 1 in Gebrauchsstellung der Membran nach Erreichen der abgeflachten Endform des Hohlprofiles.

Advantageous embodiments of the invention can be taken from the subclaims; Moreover, the invention with reference to an embodiment shown in the drawings is explained in more detail below; showing:

1 is a cross-section of a device according to the invention in non-use position of the membrane prior to forming the hollow section blank,

2 in a cross-section, the device of Figure 1 in the position of use of the membrane prior to the forming of the hollow section blank.

3 in a cross-section of the device of Figure 1 in the position of use of the membrane after expansion of the hollow section blank,

Fig. 4 in a cross-section, the device of Fig. 1 in the position of use of the membrane after reaching the flattened final shape of the hollow section.

Anhand der folgenden Ausführungsbeispiele, die sich nicht einfach "nur" um die Erzeugung eines Hohlprofiles mit sehr großen Aufweitungen drehen, sondern auf die hinsichtlich der Einhaltung der Prozeßsicherheit wesentlich schwierigere Herstellung eines zusätzlich abgeflachten Hohlprofiles zielen, so daß eine sehr flache aber ungemein breite Endform des Hohlprofiles erreicht wird, soll die Vorteilhaftigkeit der Erfindung besonders verdeutlicht werden.With reference to the following embodiments, which are not easy "only" to produce a hollow section with very large Expansions turn, but in terms of compliance the process safety much more difficult production an additionally flattened hollow profile aim, so that a achieved very flat but immensely wide final shape of the hollow section is, should the advantage of the invention particularly be clarified.

In Fig. 1 eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines umfänglich geschlossenen abgeflachten Hohlprofiles 2 (Fig. 4) dargestellt, die im wesentlichen aus einem in zwei seitliche Werkzeuge geteilten Innenhochdruckumformwerkzeug, einer Membran 12 und einer Abplattvorrichtung besteht. Die seitlichen Werkzeuge können jeweils einstückig ausgebildet sein, wobei eine Druckmediumzuführung 20 dort eingearbeitet ist. Allerdings können die seitlichen Werkzeuge auch mehrteilig, in ein oberes Seitenwerkzeug 3 und ein unteres Seitenwerkzeug 4 geteilt, ausgeführt sein, wobei in der Trennfuge der beiden Seitenwerkzeuge 3 und 4 die Druckmediumzuführung 20 verlaufen kann. Zur Bestückung des Umformwerkzeuges mit einem Rohling 10 ist ein Manipulator zu verwenden, der den Rohling 10 bis sich die beiden Paare der Seitenwerkzeuge 3,4 backenartig um den Rohling 10 geschlossen haben. Nach der Umformung kann das fertig geformte Hohlprofil in einfacher Weise beim Auseinanderfahren der Seitenwerkzeuge 3 und 4 allein durch die Einwirkung der Schwerkraft dem Umformwerkzeug entnommen werden. Es ist jedoch auch alternativ denkbar, das obere Seitenwerkzeug 3 mit einem abnehmbaren Deckelteil auszubilden, so daß das Bestücken des Umformwerkzeuges bei bis auf das Deckelteil geschlossenen Seitenwerkzeugen 3,4 über die bei der Abwesenheit des Deckelteils entstehende Öffnung des Umformwerkzeuges ohne die Verwendung von rohlinghaltenden Manipulatoren erfolgen kann. Erst nachdem das Deckelteil die Bestückungsöffnung verschließt, kann dann die Umformung beginnen. Die Entnahme des fertigen Hohlprofiles geht in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen Variante des Umformwerkzeuges durch Schwerkraft vonstatten.In Fig. 1, a device 1 for producing a circumferential closed flattened hollow profiles 2 (FIG. 4) are shown, essentially divided into two lateral tools Hydroforming die, a membrane 12 and a Flatten device exists. The side tools can each be integrally formed, wherein a pressure medium supply 20 is incorporated there. However, the lateral ones Tools also in several parts, in an upper side tool 3 and a lower side tool 4, be executed, wherein in the parting line of the two side tools 3 and 4, the Print medium supply 20 can run. For equipping the forming tool with a blank 10 is to use a manipulator the blank 10 until the two pairs of side tools 3,4 have closed like a baking around the blank 10. After reshaping, the finished hollow section in easy way when moving apart the side tools. 3 and 4 solely by the action of gravity the forming tool be removed. However, it is also conceivable as an alternative the upper side tool 3 with a removable cover part form, so that the loading of the forming tool at except for the lid part closed side tools 3,4 on the resulting in the absence of the cover part opening of the Forming tool without the use of rough handling manipulators can be done. Only after the lid part the loading opening closes, then can begin the transformation. The removal of the finished hollow profile goes in the same way as in the variant of the forming tool described above by gravity.

Obwohl die Abplattvorrichtung das Paar der Seitenwerkzeuge 3 und/oder das Paar der Seitenwerkzeuge 4 mittels einer entsprechend ausgestalteten Gravur selbst sein kann, umfaßt im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Abplattvorrichtung zwei sich gegenüberliegende miteinander fluchtende Stempel 6 und 7, die in Durchführungen 8 des oberen Paars der Seitenwerkzeuge 3 und des unteren Paars der Seitenwerkzeuge 4 verschiebbar geführt sind und die dabei in den von den Seitenwerkzeugen 3 und 4 gebildeten Formraum 9, in dem der anfangs mit kreiszylindrischem Querschnitt ausgestattete Hohlprofilrohling 10 aufgenommen ist, einfahrbar sind, wobei sie den Rohling 10 quetschend beaufschlagen können. Denkbar ist auch der Einsatz von einem einzigen Stempel. Die Stempel 6 und 7 können angepaßt an die Längserstreckung des Innenhochdruckumformwerkzeuges und damit an den gesamten umformbaren Teil des Hohlprofilrohlings 10 durchgängig ausgebildet oder alternativ nur lokal zur Beaufschlagung eines Teilabschnittes des Rohlinges 10 angeordnet sein. Die Stempel 6,7 weisen eine ebene Stirnfläche auf, damit einerseits die verlangte flache Endform des Hohlprofiles 2 erreicht wird und andererseits am Rohling 10 keine prozeßsicherheitsgefährdenden Einkerbungen durch scharfkantige Unebenheiten der Stempeloberfläche entstehen. Although the flattening device, the pair of side tools. 3 and / or the pair of side tools 4 by means of a corresponding designed engraving itself may be included in the present Embodiment, the flattening device two opposing aligned stamps 6 and 7, in Bushings 8 of the upper pair of side tools 3 and lower pair of side tools 4 are slidably guided and the case in the formed by the side tools 3 and 4 Form space 9, in which the initial circular-cylindrical cross-section equipped hollow profile blank 10 is added, are retractable, wherein they act on the blank 10 squeezing can. It is also conceivable the use of a single Stamp. The punches 6 and 7 can be adapted to the longitudinal extent of hydroforming and thus to the entire deformable part of the hollow section blank 10 throughout trained or alternatively only locally to act on a Part of the blank 10 may be arranged. The stamps 6.7 have a flat end face, so on the one hand the required flat shape of the hollow section 2 is achieved and on the other hand, on the blank 10 no hazardous to process Notches due to sharp-edged unevenness of the stamp surface arise.

Über die Länge des Umformbereiches des Hohlprofilrohlings 10 hinweg ist seitlich des Eingriffsfeldes der Stempel 6 und 7 verlaufend, das identisch mit dem Formraum 9 sein kann, an der Werkzeuginnenseite 11 eine elastische Membran 12, beispielsweise aus einem Elastomer oder einem Gummi bestehend, befestigt. Die Befestigung der Membran 12 kann in vielfältiger Weise ausgeführt sein, beispielsweise unlösbar durch Kleben, Anschrauben, Annieten und ähnliches. Im vorliegenden Fall ist die Membran 12 in vorteilhafter Weise bei Verschleiß austauschbar an beiden quer zur Längserstreckung des Werkzeuges und parallel zu den Stempeln 6 und 7 liegenden flanschartigen Enden 13 in jeweils einem Halter 14 aufgenommen.Over the length of the forming area of the hollow section blank 10th away is laterally of the engagement field of the punch 6 and 7th extending, which may be identical to the mold space 9, at the Tool inside 11 an elastic membrane 12, for example made of an elastomer or a rubber, attached. The attachment of the membrane 12 can be carried out in many ways be, for example, insoluble by gluing, screwing, Annieten and the like. In the present case, the membrane 12 in an advantageous manner when worn interchangeable both transverse to the longitudinal extent of the tool and parallel to the punches 6 and 7 lying flange-like ends 13 in each case a holder 14 was added.

Der Halter 14 ist an der Innenseite 11 des Werkzeuges lösbar angebracht, wobei der Halter 14 eine zur Innenseite 11 offene die Aufnahme für die Membran 12 bildende Aussparung 15 aufweist, zwischen deren Wandungen und dem gegenüberliegenden Wandungsabschnitt 16 der Werkzeuginnenseite 11 die Membranflansche 13 eingeklemmt sind. Obwohl die Membran 12 zwischen ihren Flanschen 13 in Nicht-Gebrauchsstellung, d.h. in entspannter Lage eben verlaufen kann, ist die Membran 12 hier U-förmig ausgebildet, um für das später erläuterte Verfahren eine größere Reichweite in den Formraum 9 zu erhalten. Bezüglich der Form der Membran 12 ist in die Innenseite 11 des Werkzeuges eine längs des Mittelteils 17 der Membran 12 verlaufende Ausnehmung 18 eingearbeitet, um die Membran 12 soweit aufzunehmen, daß in der Nicht-Gebrauchsstellung der Membran 12 und in der letzten Umformphase des Rohlings 10 der Formraum 9 membranfrei und somit die Membran 12 zum einen beim Bestücken des Formraumes 9 mit einem Rohling 10 nicht hinderlich ist und zum anderen sich während der Umformung des Rohlings 10 aus dem Formraum 9 zurückziehen kann.The holder 14 is detachable on the inside 11 of the tool attached, wherein the holder 14 is open to the inside 11 has the receptacle for the membrane 12 forming recess 15, between the walls and the opposite wall portion 16 of the tool inside 11, the membrane flanges 13 are trapped. Although the membrane 12 between its flanges 13 in non-use position, i. in a relaxed position can run flat, the membrane 12 is here U-shaped, for the later explained method a greater range to get into the mold space 9. Regarding the shape of the Membrane 12 is in the inside 11 of the tool a longitudinal the middle part 17 of the membrane 12 extending recess 18th incorporated to accommodate the diaphragm 12 so far that in the Non-use position of the membrane 12 and in the last forming phase of the blank 10 of the mold space 9 membrane-free and thus the membrane 12 on the one hand when loading the mold space 9 with a blank 10 is not a hindrance and the other during pull back the forming of the blank 10 from the mold space 9 can.

In den Ausnehmungsgrund 19 mündet eine kanalartige Druckmediumzuführung 20 aus, die mit einem außerhalb des Werkzeuges befindlichen Druckerzeuger verbunden ist. Die Membran 12 überdeckt somit die Ausnehmung 18 samt Ausmündung der Druckmediumzuführung 20 hochdruckdicht, wodurch bei Einleiten des Druckmediums zwischen dem Ausnehmungsgrund 19 und der diesem zugewandten Außenseite 21 der Membran 12 ein Druckraum 22 ausgebildet wird. Aufgrund der Ausbildung der Ausnehmung 18 wird der über das Druckmedium vermittelte Druck gleichmäßig auf die gesamte - mit Ausnahme der eingeklemmten Flansche 13 - Membran 12 verteilt, so daß lokale schadensbedingende Dehnungen der Membran 12 bei einer Druckbeaufschlagung vermieden und die gewünschte Anlage an den Hohlprofilrohling 10 in ausreichendem Maße über einen Teilumfangsbereich des Rohlings 10 erreicht werden. Das Druckmedium kann zwar gasförmig sein, ist jedoch hier aufgrund seiner inkompressiblen Eigenschaften, die bei der Abstützung während der Umformung des Rohlings 10 sehr vorteilhaft sind, ein Druckfluid.In the recess bottom 19 opens a channel-like pressure medium supply 20 off, with one located outside the tool Pressure generator is connected. The membrane 12 covers thus the recess 18 including the mouth of the print medium supply 20 high pressure-tight, whereby upon introduction of the pressure medium between the recess base 19 and facing this Outside 21 of the membrane 12, a pressure chamber 22 is formed becomes. Due to the formation of the recess 18 of the over the pressure medium mediated pressure evenly over the entire - with the exception of the clamped flanges 13 - membrane 12 distributed, so that local damage-induced strains of the membrane 12 avoided when pressurized and the desired Appendix to the hollow section blank 10 sufficiently over a partial circumferential area of the blank 10 can be achieved. The Although pressure medium may be gaseous, it is due here its incompressible properties when supporting during the forming of the blank 10 are very advantageous a pressurized fluid.

Zwar ist im Ausführungsbeispiel nur eine einzige Membran dargestellt, jedoch können im Rahmen der Erfindung mehrere Membrane an jeder Seite sich aneinanderreihen. Dies ist dann von Vorteil, wenn der Rohling 10 nur auf mehreren voneinander beabstandeten Längsabschnitten durch Aufweiten und Abplatten umgeformt werden soll. Hierbei kann der Rohling 10 durch rohlingsabschnittsspezifische Drucksteuerungen des Druckfluides je nach gewünschter Hohlprofilquerschnittsform unterschiedlich stark abgestützt werden. Die Membran 12 kann sich dagegen auch in apparativ geringaufwendiger Weise längs des gesamten Formraumes des Werkzeuges erstrecken und zwar auch dort, wo nur eine der beiden Umformschritte, Aufweitung und Abplatten, oder auch keine Umformung erfolgt. Der Hohlprofilrohling 10 wird somit über seine gesamte Längserstreckung hinweg von der Membran 12 abgestützt. Der Druck im Druckraum 22 ist je nach Umformfortschritt steuerbar. Dies kann durch Steuerung des Druckerzeugers oder durch Steuerung eines Druckbegrenzungsventils erfolgen.Although only a single membrane is shown in the embodiment, however, within the scope of the invention, several membranes line up on each side. This is an advantage if the blank 10 only on several of each other spaced longitudinal sections by widening and Abplatten to be transformed. Here, the blank 10 by blanks section specific Pressure controls of the pressure fluid each different according to the desired hollow profile cross-sectional shape be strongly supported. The membrane 12 can, however, also in apparativ low consuming way along the entire mold space extend the tool even where only one the two forming steps, expansion and Abplatten, or no deformation takes place. The hollow section blank 10 is thus over its entire longitudinal extent away from the membrane 12 supported. The pressure in the pressure chamber 22 is depending on Umformfortschritt controllable. This can be done by controlling the pressure generator or by controlling a pressure limiting valve.

Gemäß den Zeichnungen ist es auch denkbar, daß das Innenhochdruckumformwerkzeug anstatt von Seitenwerkzeugen 3,4 ein Ober- und ein Unterwerkzeug beinhaltet, wodurch das Bestücken des Formraumes 14 relativ einfach verlaufen kann. Da bei entsprechend transponierter Auslegung der Zeichnungen die Membran 12 das Oberwerkzeug mit dem Unterwerkzeug verbindet, wird die Membran 12 beim Öffnen und Schließen des Werkzeuges gestreckt und komprimiert, wodurch die Membran 12 einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist. Dies kann jedoch durch ein abnehmbares lediglich den Formraum abdeckendes Deckelteil im Oberwerkzeug umgangen werden, wobei die Membran 12 in der Öffnungs- und Schließbewegung des Umformwerkzeuges unbeansprucht bleibt. Es kann zur Entlastung der Membran 12 alternativ vorteilhaft sein, die aus Oberwerkzeug und Unterwerkzeug bestehende Anordnung des IHU-Werkzeuges um 90° gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Hierbei wäre die Anordnung so zu gestalten, daß eine Membran 12 im Unterwerkzeug und eine Membran 12 im Oberwerkzeug angeordnet ist, wobei der Mittelteil 17 der Membrane 12 nun horizontal verläuft. Die Druckmediumzuführung 20, die dann gemäß den Zeichnungen genau in der Teilungsfuge von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug liegt und somit von jeweils einer rinnenförmigen Nut beider Werkzeughälften gebildet werden kann, ist bei der beschriebenen Alternative separat sowohl im Unterwerkzeug als auch im Oberwerkzeug vorzusehen. Das IHU-Werkzeug kann bei dieser Ausführung geöffnet und geschlossen werden ohne daß die Membran 12 in irgendeiner Weise mechanisch beansprucht wird, was einerseits den Verschleiß der Membran minimiert und andererseits die Zugänglichkeit zum Bestückungsraum des Werkzeuges optimiert.According to the drawings, it is also conceivable that the hydroforming instead of side tools 3,4 a and a lower tool, whereby the loading of the Form space 14 can be relatively simple. As with accordingly transposed interpretation of the drawings, the membrane 12th the upper tool connects to the lower tool, the Membrane 12 stretched when opening and closing the tool and compressed, whereby the membrane 12 an increased wear is exposed. However, this can be achieved by a removable only the mold space covering lid part in the upper tool be circumvented, the membrane 12 in the opening and Closing movement of the forming tool remains unclaimed. It may alternatively be advantageous for relieving the membrane 12, consisting of upper tool and lower tool arrangement of IHU tool to turn 90 ° counterclockwise. in this connection the arrangement would be such that a membrane 12 in Lower tool and a membrane 12 arranged in the upper tool is, wherein the central part 17 of the diaphragm 12 is now horizontal runs. The printing medium feeder 20, which then according to the Drawings exactly in the division joint of upper tool and lower tool lies and thus each of a trough-shaped Groove of both mold halves can be formed, is in the alternative described separately both in the lower tool as also to be provided in the upper tool. The hydroforming tool can be used at this Execution can be opened and closed without the Membrane 12 is mechanically stressed in any way, which on the one hand minimizes the wear of the membrane and on the other hand the accessibility to the assembly space of the tool optimized.

Zur Herstellung des abgeflachten Hohlprofiles 2 kann zuerst eine Abplattung des Rohlings 10 erfolgen, welcher in dem abgeplatteten Zustand anschließend mittels Innenhochdruck aufgeweitet wird. Um die Prozeßsicherheit zu verbessern, kann vor der Abplattung ein Druck im Druckraum 22 aufgebaut werden, der die Membran 12 ausstülpt und zum Rohling 10 ausdehnt, bis die Membran 12 an diesem auf einem Teilumfangsbereich satt anliegt. Bei der nachfolgenden Abplattung, bei der die Stempel 6,7 aufeinanderzu fahren und somit den Formraum 9 verringern, wird der Rohling 10 gequetscht und in Breitenrichtung zu der Ausnehmung 18 hin verbreitert. Der Druck im Druckraum 22 muß dabei reduziert werden, um diese Verbreiterung zuzulassen. Dabei weicht die elastische Membran 12 aus dem Formraum 9 in ihre Ausnehmung 18 zurück, bis sie das Eingriffsfeld der Stempel 6,7 gänzlich verlassen hat. Für die Aufweitung des abgeplatteten Rohlings 10 bleibt die Membran 12 mit erhöhtem Druck aus dem Druckraum 22 beaufschlagt dann seitlich der Stempel 6,7 stehen und stützt den Rohling 10 so ab, daß an diesem eine mit der Stempelaußenseite 23 bündig abschließende Wandung 24 ausgeformt werden kann. Die erzielte Bündigkeit ist von der Anforderung an die Querschnittsform (hier: Rechtecksquerschnitt) abhängig.For the preparation of the flattened hollow section 2, a first Flattening of the blank 10 done, which in the flattened Condition then expanded by means of hydroforming becomes. To improve the process security, before the Flattening a pressure in the pressure chamber 22 are constructed, the Membrane 12 everts and expands to the blank 10, until the membrane 12 fits snugly against this on a partial circumference area. at the subsequent flattening, in which the punch 6,7 to each other drive and thus reduce the cavity 9, the blank 10 squeezed and in the width direction to the recess 18th widened. The pressure in the pressure chamber 22 must be reduced to allow this broadening. This gives way to the elastic Membrane 12 from the mold space 9 in its recess 18th back until they completely leave the field of action of the punch 6.7 Has. For the widening of the flattened blank 10 the membrane 12 remains at elevated pressure from the pressure chamber 22nd then acts on the side of the punch 6,7 stand and support the blank 10 so that on this one with the stamp outside 23 flush final wall 24 are formed can. The achieved flush is from the requirement to the Cross-sectional shape (here: rectangular cross-section) depends.

Selbstverständlich können auch andere Formverläufe der Wandung 24 ausgebildet werden, je nachdem in welcher Position die Membran 12 zu den Stempeln 6,7 steht. Um die Prozeßsicherheit zu erhöhen, in dem der Faltenaufwurf beim Abplatten möglichst vermieden wird, ist es günstig im Rohling 10 während des Abplattens einen hydraulischen Stützdruck zu erzeugen, der besagter Faltenbildung entgegenwirkt. Das Abplatten kann auch durch das Schließen des Werkzeuges 1 selbst erfolgen. Dies ist jedoch problematisch, da die für die Anlage am Rohling 10 unter Druck stehende Membran 12 gegebenenfalls aus dem noch offenen Werkzeug herausquellen und und beim Zurückdrücken durch das Werkzeug Schaden erleiden kann. Mit der vorgestellten Verfahrensvariante können zwar abgeflachte Hohlprofile 2 hergestellt werden, jedoch ist diese auf Hohlprofile beschränkt, die nicht sonderlich breit und flach sein sollen. Dies hat zum Hintergrund, daß beim Abplatten sich das Rohlingsmaterial an vielen Stellen schon an die Stirnseiten 5 der Stempel 6,7 anlegt, so daß beim Aufweiten mittels Innenhochdruck bereits zu Anfang eine erhebliche Reibung des Rohlings 10 an den Stempelstirnseiten 5 besteht. Dies führt bei einer Vorgabe, bei der ein sehr breites und flaches Hohlprofil 2 hergestellt werden soll, zu einem Bersten des Rohlings 10 während der Aufweitung. Auch können infolge der Reibung, die das Rohlingsmaterial gravierend am Fließen hindert, die bei der verstärkten Abplattung vermehrt auftretenden tiefen Falten nicht mehr prozeßsicher durch den Innenhochdruck herausgedrückt werden.Of course, other shape profiles of the wall can 24 are formed, depending on the position in which the membrane 12 to the stamps 6,7 stands. To the process security too increase, in which the Faltenaufwurf when Abplatten avoided as possible is, it is cheap in the blank 10 during the Abplattens to generate a hydraulic support pressure, the said Counteracts wrinkling. The Abplatten can also by the Close the tool 1 itself done. This is however problematic, since the system for the blank 10 under pressure standing diaphragm 12 optionally from the still open tool swell and and when pushing back through the tool Can suffer damage. With the presented method variant Although flattened hollow sections 2 can be produced, However, this is limited to hollow sections, not to be especially wide and flat. This is for the background that when Abplatten the blank material on many Make already applied to the end faces 5 of the stamp 6.7, so that when expanding by means of internal high pressure already at the beginning of a considerable friction of the blank 10 on the punch faces 5 exists. This results in a default in which a very broad and flat hollow section 2 to be produced, to a Bursting of the blank 10 during expansion. Also can result the friction that the blank material seriously flowing hinders the more frequent in the increased flattening Deep wrinkles no longer process-safe due to the internal high pressure be pushed out.

Um diese Problematik zu lösen und damit eine beliebige Variabilität bei der Gestaltung von Hohlprofilquerschnittsformen prozeßsicher zu erzielen, wird in einer weiteren Verfahrensvariante der Rohling 10 relativ zu seiner Umgebung im Werkzeug so gestaltet und platziert, daß über den umzuformenden Abschnitt hinweg eine größere Beabstandung zu den Stirnseiten 5 der Stempel 6,7 gegeben ist (Fig. 1). Dadurch wird eine freie reibungslose Aufweitung des Rohlings 10 ermöglicht, so daß der Umfang und Durchmesser des Rohlings 10 ohne die Gefahr eines Berstens stark vergrößert werden kann. Somit ist die freie Aufweitung in dieser Variante der erste Umformschritt des Rohlings 10, welcher dann beendet ist, wenn der aufgeweitete Rohling 10 die Stempelstirnseiten 5 kontaktiert.To solve this problem and thus any variability in the design of hollow profile cross-sectional shapes process reliable to achieve is in a further process variant the blank 10 relative to its environment in the tool so designed and placed that over the section to be reshaped away a greater spacing to the end faces 5 of the stamp 6,7 is given (Fig. 1). This will make a free smooth Expansion of the blank 10 allows, so that the circumference and diameter of the blank 10 without the risk of bursting can be greatly increased. Thus, the free expansion in this variant of the first forming step of the blank 10, which then terminated when the expanded blank 10 the Stamp faces 5 contacted.

Schon vor der Erzeugung eines Innenhochdruckes im Rohling 10 wird die Membran 12 aus dem Druckraum 22 druckbeaufschlagt, welche sich dadurch an einem Teilumfangsbereich des Rohlings 10 und an einen Abschnitt der Stempelstirnseiten 5 anlegt (Fig. 2). Durch Erzeugung eines fluidischen Innenhochdruckes wird dann der Rohling 10 aufgeweitet, wobei während der gesamten Aufweitung die Membran 12 druckbeaufschlagt an den Rohling 10 auf besagtem Teilumfangsbereich angepreßt wird. Die Membran 12 stützt diesen dort materialberuhigend und formhaltend ab, so daß die Aufweitphase völlig prozeßsicher verläuft (Fig. 3). Der sich aufweitende Rohling 10 drängt dabei die Membran 12 zum Druckraum 22 hin zurück, wobei mit steigendem Aufweitgrad der Stützdruck im Druckraum 22 kontinuierlich angepaßt vermindert wird. Obwohl die Membran 12 während der Aufweitung am Rohling 10 anliegt, tritt keine bzw. ein nur sehr geringe Reibung des Rohlingmaterials an der Membran 12 auf, da diese nicht massiv ist und sich elastisch mitverformt. Der Durchmesser des Rohlings 10 ist nach abgeschlossener Aufweitung grob angenähert so groß wie die Stempelbreite. Even before the generation of a hydroforming in the blank 10 the membrane 12 is pressurized from the pressure chamber 22, Which thereby at a partial peripheral area of the blank 10th and applies to a portion of the punch faces 5 (Fig. 2). By generating a fluidic internal high pressure is then the blank 10 widened, wherein throughout the entire Expansion of the membrane 12 pressurized to the blank 10 is pressed on said partial circumference area. The membrane 12 supports this there material-soothing and form-retaining, so that the expansion phase is completely reliable (FIG. 3). Of the expanding blank 10 urges the membrane 12 to Pressure chamber 22 out back, with increasing degree of expansion of the Support pressure in the pressure chamber 22 continuously adapted reduced becomes. Although the membrane 12 during the expansion of the blank 10 is applied, occurs no or a very low friction of the Blank material on the membrane 12, as these are not solid is and elastically mitverformt. The diameter of the blank 10 is roughly approximated after completion of expansion as big as the punch width.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, werden die Stempel 6,7 in Pfeilrichtung aufeinanderzu gefahren, wodurch der aufgeweitete Rohling 10 zusammengestaucht wird. Obwohl der Rohling 10 nicht zwangsläufig durch die Membran 12 abgestützt sein und unter einem fluidischen Stützdruck, der kleiner als der Aufweitdruck sein kann, stehen muß, ist es für die weitere Prozeßsicherheit vorteilhaft, wenn dies gegeben ist. Dabei wird der Rohling 10 faltenfrei in eine abgeflachte Endform des umfänglich geschlossenen Hohlprofiles 2 mit rechteckförmigem Querschnitt gedrückt. Der Rohling 10 wird dabei schadensfrei noch weiter verbreitert, bis dieser die Endform angenommen hat. Die abplattungsbedingte Verbreiterung ergänzt den durch die Aufweitung geschaffenen Hauptanteil an der gesamten Verbreiterung. Gemäß Fig. 4 wird der Rohling 10 stetig abgestützt und während der Abplattung durch die Membran 12 derart druckbeaufschlagt, daß im Erreichen der Bündigkeit des abgeplatteten Rohlings 10 mit der Außenseite 23 der Stempel 6,7 die seitliche Endkontur des Hohlprofiles 2 ausgebildet ist. Der Mittelteil 17 der Membran 12 liegt dabei längs an der Außenseite 23 der Stempel 6,7 an. Auch bei der Abplattung wird der Druck im Druckraum 22 sukzessiv vermindert, so daß die Membran 12 bis zur erreichten Bündigkeit der die Endkontur des Hohlprofiles 2 tragende Wandung 24 mit der Stempelaußenseite 23 elastisch zurückweichen kann.As can be seen from Fig. 4, the punches are 6,7 in the arrow direction driven towards each other, whereby the expanded blank 10 is compressed. Although the blank 10 is not inevitably be supported by the membrane 12 and under a fluidic support pressure, which is smaller than the expansion pressure It can be, has to stand, it is for further process security advantageous if this is given. In this case, the blank 10 wrinkle-free in a flattened final shape of the circumferentially closed Hollow sections 2 pressed with rectangular cross-section. The blank 10 is thereby further widened without damage, until it has taken the final shape. The flattening-related Broadening complements that created by the expansion Main part of the whole broadening. According to FIG. 4 the blank 10 steadily supported and during the flattening pressurized by the membrane 12 such that upon reaching the flush of the flattened blank 10 with the outside 23 of the punch 6.7, the lateral end contour of the hollow section. 2 is trained. The middle part 17 of the membrane 12 lies here along the outside 23 of the punch 6.7. Also in the flattening the pressure in the pressure chamber 22 is successively reduced, so that the membrane 12 until reaching the level of the Final contour of the hollow section 2 supporting wall 24 with the punch outside 23 can withdraw elastically.

Denkbar ist, daß für die Endform des Hohlprofiles 2 scharfe Kanten gefordert sind. In diesem Fall kann abschließend der aufgeweitete und abgeplattete Hohlprofilrohling 10 durch einen den Aufweitdruck übersteigenden Innenhochdruck in die Endform des Hohlprofiles 2 kalibriert werden, wobei das Druckfluid im Druckraum 22 den entsprechenden Gegendruck aufbringen muß.It is conceivable that for the final shape of the hollow section 2 sharp Edges are required. In this case, finally the expanded and flattened hollow section blank 10 by a the expansion pressure surpassing internal high pressure in the final shape the hollow section 2 are calibrated, wherein the pressurized fluid in the Pressure chamber 22 must apply the corresponding back pressure.

Des weiteren ist es denkbar, bei dem Herstellungsprozeß gänzlich auf ein aktives Abplatten zu verzichten. Dabei entfallen zur Vereinfachung des Prozesses außer einer Verfahrenstechnik auch die zugehörigen Stempel 6,7 und deren Steuerung. Das Innenhochdruckumformwerkzeug ist dann so auszulegen, daß die Innenseiten 11 des Werkzeuges unter Bildung einer Kastenform eben ist, so daß die Herstellung des abgeflachten Hohlprofiles 2 in einer einzigen Aufweitung, abgestützt von der Membran 12, mit gegebenenfalls abschließender Kalibrierung erfolgt. Aufgrund der frühen reibungsverursachenden Anlage des Rohlingsmaterials an der Werkzeuginnenseite 11 sind natürlich die Möglichkeiten der Formgebung bezüglich Höhe und Breite des Hohlprofiles 2 erheblich eingeschränkt, so daß nur geringe Umformgrade prozeßsicher möglich sind.Furthermore, it is conceivable in the manufacturing process entirely to refrain from active stripping. It is omitted to simplify the process except for a process engineering also the associated stamp 6,7 and their control. The hydroforming tool is then interpreted so that the insides 11 of the tool to form a box shape just is, so that the production of the flattened hollow section 2 in a single expansion, supported by the membrane 12, with possibly final calibration. by virtue of the early friction-causing conditioning of the blank material on the tool inside 11 are of course the possibilities the shape with respect to height and width of the hollow section 2 considerably restricted, so that only small degrees of deformation process possible are.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht gegenüber bisherigen Verfahrenstechniken, daß zwei in der Formgebungsrichtung unterschiedliche Fertigungsschritte, die normalerweise in zwei Fertigungsstufen erzeugt werden müßten, in einem Innenhochdruck-Arbeitsgang dargestellt werden können. Des weiteren können mit der flexiblen Membran 12 Werkstücke mit Aufweitungen realisiert werden, die aufgrund ihrer geometrischen Gestaltung und der damit verbundenen Reibbehinderung zwischen Werkstück und Werkzeug nicht prozeßsicher umgeformt werden können. Beispielsweise kann es sich bei den erwähnten Werkstücken um lange IHU-Bauteile handeln, die schmal zulaufende Aufweitbereiche aufweisen müssen, wie im Kraftfahrzeugkarosseriebau der unter dem Windschutz verlaufende Querträger.The device of the invention allows compared to previous Processes that two in the shaping direction different manufacturing steps, usually in two Manufacturing stages would have to be produced, in a hydroforming operation can be represented. Furthermore, you can with the flexible membrane 12 workpieces with widenings to be realized, due to their geometric design and the associated friction between the workpiece and tools can not be transformed process-safe. For example It may be at the mentioned workpieces for a long time IHU components act, the narrow tapered expansion areas must have, as in the motor vehicle body of the under the windbreak extending cross member.

Claims (17)

1. Method for producing a peripherally closed hollow profile, a hollow profile blank being expanded by means of fluidic internal high pressure in an internal high pressure forming tool, after which the hollow profile blank achieves the final shape of the hollow profile, characterised in that the hollow profile blank (10) is supported during the expansion on at least one partial peripheral region, by means of at least one membrane (12) fastened on the inside (11) of the tool facing the blank (10) and capable of being loaded with a controllable pressure acting from the outside, wherein the membrane recedes elastically with the continuation of the expansion with reduction of the supporting pressure acting on the membrane (12).
2. Method according to claim 1, characterised in that the hollow profile blank (10) is flattened in the internal high pressure forming tool.
3. Method according to either of daims 1 or 2, characterised in that the hollow profile blank (10) is supported over its entire longitudinal extent by the membrane (12).
4. Method according to either of claims 2 or 3, characterised in that the hollow profile blank (10) is additionally supported by the membrane (12) during the flattening process.
5. Method according to any one of claims 2 to 4, characterised in that firstly a free expansion of the hollow profile blank (10) takes place, until it contacts a flattening device (6, 7) of the internal high pressure forming tool, and in that the flattening of the expanded blank (10) then takes place, which is accompanied by constant support of the blank (10) by the membrane (12).
6. Method according to claim 5, characterised in that the blank (10) can be pressure loaded by the membrane (12) in such a way that when the flattened blank (10) is flush with the outside (23) of the die-like flattening device (6, 7), the final lateral contour of the hollow profile (2) is formed.
7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterised in that the hollow profile blank (10) is then calibrated into the final shape of the hollow profile (2) by an internal high pressure exceeding the expansion pressure.
8. Method according to either of daims 5 or 6, characterised in that the flattening leads directly to the final shape of the hollow profile (2) in the case of an internal high pressure which supports the hollow profile blank (10) from the inside and is smaller than the expansion pressure.
9. Device for producing a peripherally closed hollow profile, with an internal high pressure forming tool, in which a hollow profile blank can be expanded by means of fluidic internal high pressure, characterised in that at least one elastic membrane (12) extending laterally to the engagement field of the die (6, 7) is fastened to the inside (11) of the tool, which membrane covers, in a high pressure-tight manner, a pressure medium feed (20) which is connected to a pressure generator located outside the tool, the pressure medium feed extending as a channel through the tool and opening on the inside (11) thereof toward the mould cavity (9), and which membrane, loaded with pressure via the pressure medium feed (20), can be placed on the hollow profile blank (10) to be formed on at least one partial peripheral region.
10. Device according to claim 9, characterised in that the device contains a flattening device, which is integrated into the internal high pressure forming tool and by means of which the hollow profile blank (10) can be flattened.
11. Device according to claim 10, characterised in that the flattening device consists of at least one die (6, 7) which is displaceably guided in a lead-through (8) of the tool.
12. Device according to any one of claims 9 to 11, characterised in that the membrane (12) extends along the entire mould chamber (9) of the tool.
13. Device according to any one of claims 9 to 12, characterised in that the membrane (12) is received, at the two ends (13) located transverse to the longitudinal extent of the tool, in one respective holder (14), which is arranged on the inside (11) of the tool.
14. Device according to claim 13, characterised in that the membrane (12) is clamped between the inside (11) of the tool and the wall of the holder receiver.
15. Device according to any one of claims 9 to 14, characterised in that the pressure medium loading the membrane toward the hollow profile blank (10) is a pressure fluid.
16. Device according to any one of claims 11 to 15, characterised in that the die (6, 7) has a level end face.
17. Device according to any one of claims 9 to 16, characterised in that a recess (18) extending along the membrane (12) is incorporated into the inside (6, 7) of the tool, which recess is covered by the membrane (12) and into which the pressure medium feed (20) opens, and in that a pressure chamber (22) can be formed between the recess base (19) and the outside (21) of the membrane (12) facing the recess base.

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