EP2873472A1 - Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Ausstattungselements für ein Schienenfahrzeug - Google Patents

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EP2873472A1
EP2873472A1 EP20140193079 EP14193079A EP2873472A1 EP 2873472 A1 EP2873472 A1 EP 2873472A1 EP 20140193079 EP20140193079 EP 20140193079 EP 14193079 A EP14193079 A EP 14193079A EP 2873472 A1 EP2873472 A1 EP 2873472A1
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EP
European Patent Office
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wall thickness
pipe section
pipe
mold
outer diameter
Prior art date
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EP20140193079
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English (en)
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EP2873472B1 (de
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Matthias Gäde
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/047—Mould construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a tubular trim element, in particular for the interior of a rail vehicle, such a tubular trim element and a special mold for producing such a trim element with hydroforming.
  • a hydroforming process (hereinafter also referred to as: hydroforming process) is used.
  • the material thickness or wall thickness is reduced in selected regions of a tubular equipment element, for example a holding rod. Other areas retain or have a greater wall thickness than the areas that have been hydroformed (IHU).
  • IHU areas that have been hydroformed
  • the wall thickness can be adjusted depending on the load case.
  • a thicker wall thickness is preferred. Other areas can be made thin-walled.
  • the tubular equipment element is a hollow body.
  • the term "tubular" may mean that at the end of the process, a product with closed ends or with closed cavity is obtained inside.
  • pipe ends can be closed in a further process step or other components are attached to open pipe ends, such as fasteners, elbows, end caps, etc.
  • the pipe ends are open at least during forming with hydroforming to bring a liquid and pressurize can ,
  • the resulting tubular trim element may be straight or have one or more bends. Such bends may already be present in a tube precursor machined by the method of the present invention, or such bends may be made in or after the inventive method in one or more forming steps.
  • Hydroforming refers to a process in which an article to be reshaped is introduced into an outer mold (negative mold) and subsequently expanded until it bears against the outer mold.
  • the expansion takes place by means of a liquid, which is introduced into the interior of the article to be formed and is applied to the pressure, for example by means of a press and press dies. Due to the fluid pressure of the object is expanded until its wall rests everywhere on the wall of the inserted outer mold or the mold used. After completion of the forming process, the article has adopted the inner shape of the mold.
  • the hydroforming process involves introducing a liquid into the interior of the tube, tube precursor or intermediate to be formed, sealing the tube ends, and applying pressure to the liquid so that the tube precursor is expanded, until it rests with its wall on the tool wall.
  • a second pipe section which has a relatively smaller wall thickness and which is obtained by hydroforming, is arranged between two first pipe sections, which have a relatively greater wall thickness, wherein a first and a second pipe section is a transitional area.
  • the trim element alternately has first and second pipe sections, each separated by transition regions.
  • the cross-section of the tubular trim element may have a variety of shapes, for example, the cross-section may be circular, elliptical, (rounded) angular or irregular.
  • an equipment element is obtained which has a constant or substantially constant outer diameter, so that the appearance is uniform for passengers.
  • the method is supplemented by a further forming step, in addition to the hydroforming step.
  • equipment elements are handrails, handrails, luggage rack bars, tubular frame for seats, parts for doors, especially for the adjustment mechanism of doors.
  • At least one of the forming steps with IHU takes place.
  • the respective other forming step can be carried out by means of another forming technique, for example rolling, stretching, rolling, pressing.
  • the at least one second pipe section has the same or essentially the same outer diameter as the at least one first pipe section.
  • the change in the outer diameter of the second pipe section made in step a) is reversed in comparison to the outer diameter of the first pipe section.
  • the change in the outer diameter of the second pipe section relative to the outer diameter of the first pipe section may mean that the outer diameter of the second pipe section is reduced relative to the outer diameter of the first pipe section or that it is increased relative to the outer diameter of the first pipe section, as described below with reference to specific variants specified.
  • substantially constant and “substantially the same” means a deviation or reduction of at most 5% relative to a region with a larger diameter.
  • the method comprises forming a transition region between the first pipe section and the second pipe section, in which the wall thickness decreases from the first wall thickness to the second wall thickness, wherein the transition region in the longitudinal direction of the tubular trim element has a length of less than or equal to 20 mm.
  • Preferred lengths of a transition region are: less than or equal to 18 mm, less than or equal to 14 mm, or less than or equal to 12 mm.
  • Preferred longitudinal limits of the transition region are also: 5 - 20 mm, 5 - 18 mm, 5 - 14 mm or 5 - 12 mm.
  • the tubular equipment element is preferably made of metal, in particular of steel or aluminum, preferably of steel.
  • a coating for example made of plastic. Such a coating is preferably carried out after carrying out the method according to the invention.
  • a difference between the wall thickness of the first pipe section and the wall thickness of the second pipe section is greater than 1 mm, preferably greater than 1.5 mm, more preferably greater than 2 mm.
  • the wall thickness is first reduced by a forming, which must be no hydroforming in a second pipe section and there is a reduction in the outer diameter in the second pipe section.
  • a rolling or roll forming process is used here.
  • an identical outer diameter is produced by hydroforming, in which the second pipe section is widened again by hydroforming, as a result of which the same or substantially the same outer diameter is obtained as in the first pre-section, which is a larger one Wall thickness has.
  • a constant diameter outer mold or a mold having such an outer mold may be used.
  • the smaller wall thickness in the second pipe section is maintained relative to the first pipe section. That it is only the outer diameter changed, but not or only slightly the wall thickness.
  • the tube precursor is completely filled at least in the second mold area with liquid under pressure and expanded in the second mold area until it rests against the mold, wherein in the at least one second mold area, the at least one second pipe section is formed and in which at least one first molding region, the at least one first pipe section is formed.
  • a product is obtained in which, in the second pipe section, the outer diameter is increased relative to the outer diameter in the first pipe section, according to step a) of the specific embodiment of the method.
  • the product thus obtained can be converted to a constant outer diameter or substantially constant outer diameter.
  • the tubular product has a widened end portion or a plurality of widened end portions, in which deviates from the otherwise constant or substantially constant outer diameter.
  • the expanded end portions may, for example, attachment points for attachment, in particular in the case of a support rod.
  • the so-called third pipe section Before expanding, the so-called third pipe section has an increasing wall thickness, whereby the wall thickness becomes larger towards the end of the pipe. As a result, when the tube is expanded at the end, a constant or substantially constant wall thickness is finally obtained.
  • the expansion takes place in particular in such a way that the widening increases in the direction of a pipe end, in particular increases continuously.
  • a wall thickness increasing in the direction of the end of the tubular article is selected so that a constant or essentially constant wall thickness is obtained after expansion.
  • An example of an expansion is a conical or funnel-shaped widening of the tube, wherein the cone or funnel forms the third tube section.
  • the third pipe section can connect to a previously mentioned second pipe section.
  • the method further comprises hydroforming of the third tube section wherein bulges and / or indentations are formed in the third tube section and the wall thickness of the third tube section is constant or substantially constant after hydroforming.
  • the hydroforming step may be the same as the hydroforming step previously described above, particularly where reshaping with hydroforming occurs in step b) above, wherein the outside diameter is increased in the second tube section.
  • the molding tool can for example be designed so that indentations are introduced from the outside in the expanded third pipe section and in Area of bulges the wall of the expanded third pipe section is widened by means of liquid pressure until the wall is applied to the mold.
  • This method can also be referred to as a combination of pressing and hydroforming, wherein the hydroforming mold can also fulfill the function of a pressing tool. It is alternatively possible to create indentations with a separate pressing tool and to form bulges with hydroforming, and preferably also indentations that may be too far to mold with hydroforming to a final shape.
  • a bulge or a re-bulge by IHU can take place.
  • the bulge projects outwardly at most as far as the wall of the widened third tube section has previously projected outwards at this point.
  • the forming in this variant of the method is carried out such that, measured on a cross section through the widened section, the wall length before and after the forming is the same or substantially equal, so that the wall thickness remains the same or substantially the same.
  • this method may include as an additional method step: hydroforming of the tube section, wherein bulges and / or indentations are formed in this tube section and the wall thickness of the tube section after the IHU is constant or substantially constant.
  • the said fasteners or angled end pieces are further elements that characterize the process product as a trim element for a rail vehicle.
  • Exemplary fasteners with attachment locations are flanges, angles, support rods, which in turn may have mounting holes, a flange or angled, holes with holes, and other known fasteners.
  • a mentioned angled end piece may again have an attachment point at its end.
  • Fasteners may be molded parts, which in turn may be made by means of hydroforming.
  • the attachment of a fastener can be done by conventional techniques, for example by means of a screw, rivet and / or plug connection.
  • Exemplary attachment points are previously mentioned screw holes, projections for insertion into a complementarily shaped receiving element, etc.
  • the tubular equipment element can have all of the physical features in any combination that have already been mentioned above by means of inventive method.
  • the tubular equipment element is obtainable by a method according to the invention described above.
  • the transition region between the first pipe section and the second pipe section has already been explained above.
  • the difference between the first wall thickness of the first pipe section and the second wall thickness of the second pipe section is greater than 1 mm, preferably greater than 1.5 mm and even more preferably greater than 2 mm.
  • the tubular trim element may comprise a third tubular section located in one end portion of the tubular trim element and expanded relative to other tubular sections and optionally having protrusions and / or indentations.
  • the invention relates to a molding tool for forming a pipe precursor or pipe intermediate by hydroforming, comprising at least two modules composing or assembling a pipe outer mold, the modules joining in the assembled state in the longitudinal direction of the pipe outer mold.
  • Such a modular mold is adaptable to different lengths of a tubular trim element.
  • Such a modular molding tool can be used in the previously described method according to the invention when an IHU is carried out.
  • a pipe outer mold of any desired length and shape for example of different diameters, can be assembled. Modules can be combined with one another in any desired number and in the most varied of forms or configurations in order to produce a desired length and / or design of a pipe outer mold.
  • the pipe outer shape may have different diameters and / or one or more bends, so that a differently sized and / or bent pipe product can be produced.
  • Each module has an outer shape for a pipe section, which is arranged inside the module.
  • the outer shape inside a module may also be referred to as an outer mold section because it allows a portion of a tubular product to be molded.
  • Various outer mold sections of various modules may be assembled into a complete outer mold of a tubular product.
  • Each outer mold section inside a module has two accesses. In other words, each module has two openings over which the outer mold section is accessible.
  • an opening of the first module is brought to coincide with an opening of the second module, so that an elongated shape or an extended tube outer molding section is formed. This principle can be continued until a desired outer mold length is established.
  • the molding tool according to the invention is obtained in the assembled state.
  • the composite molding tool has two terminal modules, each of which still has an opening to complete the molding process.
  • Preferred materials for the mold are metal, ceramic and plastic or a combination thereof.
  • the modules of the mold are preferably in two parts and form a pipe section.
  • Two half-modules can be assembled into a module, inside which the outer shape of a pipe section is arranged.
  • the two half-modules can be mirror images of each other, but this is not absolutely necessary.
  • Each half module may have a connection means, so that two half modules can be assembled via the connection means to form a full module.
  • half modules are pressed together by means of external pressure, for example with a press, when the IHU is to be carried out.
  • the modules or half-modules of the molding tool can have connecting means with which the individual modules or half-modules can be connected.
  • connecting means are adapted to cooperate with a traction means, with which a train of a (half) module against a other (half) module can be exercised so that the (half) modules are pressed together, preferably in the longitudinal direction of the tube outer shape.
  • Exemplary traction means are: screw / nut, clamping means, such as quick release, eccentric lever, etc.
  • the molding tool has positioning means with which two modules can be positioned accurately to one another.
  • the modules can be positioned relative to one another in such a way that partial forms, of which one is present in each module, can be assembled to one another to form an overall shape.
  • An exemplary positioning means is a combination of a hole in a module and a hole in the second module which coincide when the modules are assembled correctly.
  • a connecting pin or dowel pin may be inserted in a hole on a first module which engages in the intended hole in the second module when the modules are assembled.
  • a projection may be provided on a first module, which engages in a hole in a second module.
  • the invention also specifies a molding tool with which a pipe outer mold with a constant or essentially constant diameter can be produced or which has such a pipe outer shape.
  • a mold has at least two Modules on which a pipe outer mold is composed or can be assembled, wherein each of the modules has a portion and the Rohrau touchabitese have a same or substantially equal diameter.
  • a tube outer shape can be assembled, which has an equal or substantially equal outer diameter.
  • the molding tool according to the invention has at least two openings, which are preferably terminal.
  • the openings are arranged at opposite ends of the mold, preferably at opposite end faces of the mold.
  • the ends or end faces are preferably opposite each other in the longitudinal direction of the mold.
  • An inserted into the mold, to be formed workpiece preferably projects out of these openings in the mold or terminates flush with the edge of the mold. Due to or through these openings, a workpiece located in the mold, or a workpiece that can be introduced or arranged into the mold, is accessible so that liquid can be introduced into the workpiece. Further, by one or both of these openings, a pressure on a liquid in the interior of the workpiece to be formed can be applied. By way of example, a pressure is applied to the liquid by means of a sealing punch.
  • each half-module may have a semicircular inner shape, so that two semi-modules assembled to form a full module have a circular cross-section inside. Also deviating from a round or circular outer shape or of a circular or circular pipe cross-sectional shapes are conceivable.
  • the molding tool can have one or more modules, with which a widened section can be produced, which has already been structurally described above.
  • the invention also relates to the use of a previously described mold to form a tube precursor or tube intermediate by hydroforming. Furthermore, the invention also relates to the use of a previously described molding tool in an inventive Method. On the basis of the method according to the invention and of the tubular equipment element according to the invention, special structures of the resulting process product or tubular equipment element were described. The invention thus also relates to molds with which such structures can be produced, and molds which have modules which can be assembled into outer molds with which such product structures can be produced.
  • the invention also provides a rail vehicle, comprising a previously described tubular equipment element or a tubular equipment element, which is obtainable by a method according to the invention.
  • the rail vehicle is preferably a local or long-distance train or a tram.
  • Fig. 1a is a tube precursor 2 with constant wall thickness.
  • Fig. 1b there is shown a tube intermediate 3 which was recovered from the precursor 2 by forming. The forming was done with rolling or rolling and it is in the tube intermediate 3 in Fig. 1b a first pipe section 4 and a second pipe section 5 is formed, which is thinner than the first pipe section 4. In the region of the second pipe section 5, the outer diameter of the intermediate product 3 is reduced.
  • a third pipe section 6 is formed, which has an increasing wall thickness in the direction of the end 7 of the tube 3.
  • Right in Fig. 1b is an enlargement of the circled section from the middle part of Fig. 1b shown.
  • the section shows the transition from the second pipe section 5 to the third pipe section 6.
  • the wall thickness in the second pipe section 5 1 mm and increases from the beginning of the pipe section 6 to 2 mm to grow to the end 7 of the tube to 3 mm ,
  • the tube intermediate product 3 is first expanded in the region of the third tube section 6 (step A) and the in Fig. 1c product 8 obtained.
  • the widening AU takes place by introducing a suitably shaped molding tool into the open end 7 of the tube intermediate product 3.
  • a cone-shaped widened part 9 is obtained and a subsequent widened part 10 of constant diameter.
  • right is the in Fig. 1c , Center circular marked section shown in magnification. It can be seen that the wall thickness in the widened part now, unlike in Fig. 1b , is constant, in this exemplary case 2 mm.
  • left is a view in the longitudinal direction of the tube intermediate product 8 is shown, with the view of the observer falls into the opening at the end 7. Similar views are in the Fig. 1a, 1b and 1d shown on the left.
  • the third pipe section 6 is located in an end section of the tubular intermediate product 8, ie at the end of the third pipe section 6 the end 7 of the pipe intermediate product 3, 8 or of the end product 1 is reached.
  • FIG. 1c shown intermediate tube 8 is formed in a final step by hydroforming (hydroforming) in the article, which in Fig. 1d is shown.
  • the second pipe section 5 is widened so that, as a result, the outer diameter A shown in FIG Fig. 1d Center, via the first pipe section 4 and the second pipe section 5 is constant.
  • the outer diameter A 'in the section 5 was smaller than the outer diameter A in section 4 (FIG. Fig. 1d and Fig. 1c ).
  • the molding tool in the regions 4 and 5 and in the transitional region 11 has a cylindrical shape with the diameter A.
  • the third pipe section 6 is also transformed.
  • the hydroforming die is designed so that where later the recesses 13 are formed, projections are formed, which press the wall of the section 6. Also in the area of the later projection 12, the wall can be pressed inwards.
  • the hydroforming die is such that the undeformed area in the section 6, the semicircle in Fig. 1d left upper, already applied to the wall of the mold.
  • a bulge takes place only so far that the original radius of the section 10 is not exceeded. It remains through these measures, the wall thickness in the in Fig. 1d
  • the deformed area shown on the left is constant or substantially constant.
  • the portion 10 of the product 1 can be partially or completely removed.
  • the section 10 preferably serves only as a contact surface for an injection nozzle of an IHU device.
  • a transition region 11 which lies between the first pipe section 4 and the second pipe section 5.
  • the wall thickness drops in the direction of the second pipe section 5, so that a variable wall thickness is formed in the transition region 11.
  • Fig. 2a-b is the hydroforming step out of the process Fig. 1a-d shown in more detail.
  • a mold 20 is used and is in the closed state on the wall 21 of the section 4 and the wall 22 of the section 10, the mold 20 rests only in the region 23 and thus not completely in the third pipe section 10. In the transition region 11 and second pipe section 5 is not the mold on.
  • the mold 20 is drawn with some distance to all pipe walls, although it rests in the closed state at said areas.
  • the ends 7, 7 'of the tube intermediate 8 are out of the mold and into the ends are inserted nozzles 25 which introduce high pressure fluid into the interior of the tube intermediate 8, thereby expanding the regions 11, 5 and 10'. It will get the product 1.
  • the in Fig. 1d is shown.
  • the tube product 1 by cuts to the dashed lines in the Fig. 2c be shortened and you get the product 1 '.
  • the longitudinal direction of the tubular element is indicated with the arrow denoted by L.
  • the longitudinal direction could be in the Fig. 1 and 2 also be defined as going from right to left instead of left to right.
  • Fig. 3a and 3b For example, a process intermediate and a process end product obtained by a different process variant are shown. At this
  • Process variant takes place, starting from a tube precursor, analogous to the product 2 in Fig. 1a may be designed, first an IHU step, wherein two pipe sections and transition areas are formed.
  • the outer diameter A is increased relative to the outer diameter in first pipe sections 31 in second pipe sections 32. Transition regions or transition sections 33 are arranged between first sections 31 and second sections 32.
  • the forming step U can be done by stretching, drawing or rolling, for example but the same outside diameter A. This end product is in Fig. 3b shown.
  • Fig. 4a-c shows in various sections another tubular equipment element 40, which can be obtained by a method according to the invention.
  • the element 40 has first pipe sections 41 and a second pipe section 42.
  • the first pipe sections 41 have a greater wall thickness than the second pipe section 42, which is particularly good in the Fig. 4b and 4c , in the Fig. 4a represent circularly marked detail sections, can be seen.
  • transition areas 43 are visible with variable wall thickness, which are designed particularly short in this embodiment.
  • the following indication can serve:
  • the inner diameter 12 in the second pipe section 41 is 25 mm and the inner diameter 11 in the first section 42 is 27.5 mm.
  • the outer diameter A is in this case 30 mm.
  • a bend of the product 40 is preferably located in a first pipe section having a greater wall thickness.
  • a bend is already present in a tube precursor, but alternatively it may be made after completion of the method of the invention. If the bend is already present in the tube precursor, the mold used for hydroforming has an outer shape that depicts the bend, so that Pipe precursor or intermediate tube product in the mold used for the hydroforming process can be inserted.
  • Fig. 5 shows further tubular equipment elements 50, 51 according to the invention, which are assembled to form an overall element 52. Shown is in the specific example, a support rod with terminal fasteners 53, where, for example, a screw can be done to attach the support rod 52 to a wall or other substrate or other attachment sites.
  • the central tubular element 50 may for example be structured in the same way as in FIG Fig. 3b shown element 34.
  • the tubular elements 51 may be connected via welded joints with the element 50. Alternatively, it is conceivable that the element 50 and the elements 51 form a seamless or not made by welding joints total element, which is analogous to the element 34 in Fig. 3b is structured.
  • the fastening elements 53 each have a bend and a widening.
  • the expansion can be produced by an hydroforming process, for example in an analogous manner as in the hydroforming step in the process according to Fig. 1a-d and Fig. 2a-c , in which case there are no indentations.
  • the element 51 comprising the parts 53 and 54, may be made of a common precursor.
  • the fasteners 53 may later be attached to the members 54, such as by welding.
  • Fig. 6 shows a composite mold 60 for an IHU process for forming a pipe precursor or pipe intermediate.
  • the mold 60 has four modules 61, 62, 63, 64, 65, from which a tube outer shape is composed.
  • the tube outer shape is out Fig. 7 seen.
  • the module 61 is composed of two half-modules 61 a, 61 b.
  • the modules 62-65 are each composed of half modules.
  • the Fig. 7 shows a view in which a half-module has been removed from each module, so that the tube outer mold 67, more precisely a part of the tube outer shape, is visible.
  • the tube outer mold 67 forms a tube intermediate, which is shaped analogously, as the tube intermediate product 30 from Fig. 3a , wherein in the outer mold 67 only an expansion is shown.
  • the pipe outer mold 67 has a first region 68 which images a first pipe section, for example a pipe section analogous to the first Pipe section 31 off Fig.
  • the tube outer mold 67 has a second region 69 with a larger diameter than in the first region 68.
  • the molding area 69 forms a second pipe section, for example a section analogous to one of the sections 32 in FIG Fig. 3a .
  • the mold 60 in the second region 69 is composed of three modules 62, 63, 64, wherein Fig. 6 the full modules are shown and in Fig. 7 only the lower half modules in this presentation.
  • further modules which have a molding area with a corresponding diameter could be used, for example a module analogous to the module 62 or a module analogous to the module 63.
  • one or more modules can be removed ,
  • the module 63 Of the first form portions 68 is only one part in the Fig. 7 shown.
  • Other suitable modules with a pipe outer molding section with matching diameter can be attached to the in Fig. 6 and 7 form shown attached to the right and / or left to extend one or both of the first mold portions 68.
  • the modules 61 and 65 furthermore each have a molding region 70 for forming a transition region, analogously to, for example, a transition region 33 in FIG Fig. 3a ,
  • the composite mold 60 has two terminal openings 71 and 72 through which, for the purpose of hydroforming, liquid may be introduced into the interior of a tube precursor placed in the mold and through which a pressure may be applied to the liquid.
  • a corresponding procedure is in Fig. 2 , upper picture, shown.
  • the openings are disposed at opposite ends of the mold 60, which are opposite ends in the longitudinal direction L. In this example, the openings are arranged on opposite end faces 83, 84.
  • FIG. 7 further connecting means 73, 74 are shown.
  • connecting means are provided on one side of the half modules 61b, 62b, 63b, 64b and 65b. Similar connecting elements are arranged on the opposite side of the respective half-module.
  • Each of the connecting means 73 cooperates with a connecting means 74, wherein the connecting means 73 and 74 are each arranged on different modules.
  • the connecting means 73 and 74 have grooves which are brought to coincide when assembling the modules, so that an extended groove or an elongated slot open on one side.
  • a traction means can be used, for example a screw / nut combination, wherein the screw head rests against the connecting means 73 and the nut on the connecting means 74 (or vice versa) and wherein by tightening the nut two half modules are pressed together.
  • all the half-modules 61 b to 65 b can be attached to each other and one obtains a half-mold as in Fig. 7 shown.
  • the half modules 61 a to 65 a shown in FIG Fig. 6
  • both half-forms can then be assembled into a solid mold 60, the in Fig. 6 is shown.
  • the two half-forms can be connected to each other either by further, not shown connecting means.
  • the two half-forms can also be pressed together by a contact pressure exerted from the outside.
  • both half-forms can be inserted in a press.
  • Fig. 8 shows in a detailed illustration positioning means 80 in the form of pins. All half modules 61 a to 65 a and 61 b to 65 b have internal through holes, which are designated by the example of the half modules 61 b to 65 b with the reference numerals 81 a to 81 e and 82 a to 82 e and in Fig. 8 are shown in a cross-sectional view. Fig. 8 shows a section through the half-modules 61 b to 65 b at the level of the through holes 81 and 82. In the end of any through hole, a pin 80 can be inserted so that it still protrudes from the end of the through hole. Then the pin can be inserted into the end of a through hole of another module, so that the modules as in Fig. 8 be aligned with each other. Any other type of positioning means, such as connectors, stops, etc. are conceivable.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Elements (1; 34; 40, 50, 51), aufweisend zumindest einen ersten Rohrabschnitt (4; 31; 41) mit einer ersten Wanddicke und zumindest einen zweiten Rohrabschnitt (5; 32; 42) mit einer zweiten Wanddicke, die geringer ist als die erste Wanddicke, und einen konstanten oder im Wesentlich konstanten Außendurchmesser (A), wobei das Verfahren umfasst: a) Umformen (U; IHU) eines Rohr-Vorprodukts (2) mit konstanter Wanddicke zu einem Rohr-Zwischenprodukt (3; 30), wobei in dem Rohr-Zwischenprodukt (3; 30) in dem zweiten Rohrabschnitt (5; 32; 42) die Wanddicke relativ zur Wanddicke in dem ersten Rohrabschnitt (4; 31; 41) verringert wird und in dem zweiten Rohrabschnitt (5; 32; 42) der Außendurchmesser (A'; A") des Rohr-Vorprodukts geändert wird, b) Umformen (IHU; U) des Rohr-Zwischenprodukts (3; 30), sodass ein konstanter Außendurchmesser (A) erhalten wird, wobei in dem zweiten Rohrabschnitt (5; 32; 42) die Wanddicke relativ zur Wanddicke in dem ersten Rohrabschnitt (4; 31; 41) verringert bleibt, wobei mindestens einer Umformschritte mit Innenhochdruckumformen (IHU) erfolgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Ausstattungselements, insbesondere für den Innenbereich eines Schienenfahrzeugs, ein solches rohrförmiges Ausstattungselement sowie eine spezielle Form zur Herstellung eines solchen Ausstattungselements mit Innenhochdruckumformen.
  • Im Schienenfahrzeugbau besteht ein Bedürfnis nach Gewichtsreduzierung, um Schienenfahrzeuge energieeffizienter und ökonomischer betreiben zu können. Insbesondere Innenausstattungselemente, wie Haltestangen, Haltegriffe und Gepäckablagen, sollten möglichst gewichtssparend konstruiert sein. Gleichzeitig müssen diese Elemente aber den erforderlichen mechanischen und sicherheitstechnischen Anforderungen genügen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens, womit gewichtsoptimierte Ausstattungselemente für Schienenfahrzeuge, insbesondere Straßenbahnen, so hergestellt werden können, dass ein gewichtsreduziertes Ausstattungselement erhalten wird. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines gewichtsoptimierten Bauteils, das gleichzeitig den erforderlichen mechanischen Anforderungen genügt.
  • Nach einer grundlegenden Idee der Erfindung wird bei der Herstellung eines rohrförmigen Ausstattungselements ein Innenhochdruckumformungs-Verfahren (nachfolgend auch: IHU-Verfahren) angewandt. Mit dem IHU-Verfahren wird in ausgewählten Bereichen eines rohrförmigen Ausstattungselements, beispielsweise einer Haltestange, die Materialstärke bzw. Wanddicke reduziert. Andere Bereiche behalten oder erhalten eine größere Wandstärke als die Bereiche, die mit Innenhochdruckumformen (IHU) bearbeitet wurden. Dadurch kann die Wandstärke je nach Belastungsfall eingestellt werden. In Bereichen, in denen das Ausstattungselement Befestigungsstellen, beispielsweise zur Befestigung an einer Innenwand, aufweist und in Bereichen, in denen das Ausstattungselement eine Biegung aufweist, ist eine dickere Wandstärke bevorzugt. Andere Bereiche können dünnwandiger ausgeführt werden.
  • Mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden insbesondere die folgenden Vorteile erzielt:
    • Zwischen einem Bereich mit dickerer Wandstärke und einem hydrogeformten Bereich mit dünnerer Wandstärke existiert eine Übergangszone, in welcher die Wandstärke ausgehend vom Bereich mit der dickeren Wandstärke in Richtung des Bereichs mit der dünneren Wandstärke abfällt. Es hat sich gezeigt, dass mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Länge dieser Übergangszone (in Längsrichtung des rohrförmigen Produkts) bei rohrförmigen Ausstattungselementen aus Metall und insbesondere aus Stahl sehr gering eingestellt werden kann. Vorzugsweise beträgt die Länge der Übergangszone 20 mm oder weniger. Weitere bevorzugte Bereiche sind in der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Diese Verkürzung der Übergangszone ist möglich, weil gegenüber herkömmlichen Umformverfahren, z.B. nach Reynolds (http://reynoldstechnology.biz/faqs/butted_tubing/4), kein im Inneren des Rohres liegender, formgebender Festkörper bzw. Formkörper (z.B. Dorn oder "Mandrel") für die Umformung verwendet wird. In herkömmlichen Verfahren, wie nach Reynolds, wird die Innenkontur des Rohres mit einem solchen Formkörper geformt bzw. die Form eines solchen Formkörpers abgebildet. Ferner können in herkömmlichen Verfahren verwendete Ziehringe und Stempel aufgrund der Kaltverfestigung des rohrförmigen Ausstattungselementes, die nach einer gewissen Anzahl von Umformschritten zu groß wird, in oder auf diesem stecken bleiben. Durch eine möglichst kurze Übergangszone kann ausgehend von einer dickeren Wandstärke schnell der Bereich dünnerer Wandstärke erreicht werden, wodurch die Gewichtsreduzierung nochmals erhöht wird.
    • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Wanddickenunterschiede von größer als 1 mm, vorzugsweise größer 1,5 mm, erhalten werden. Durch einen großen Wanddickenunterschied ist eine besonders effektive Gewichtsreduzierung erreichbar.
    • Mit dem Verfahren wird eine Härtung des Materials im Vergleich zu dem Ausgangsmaterial erzielt, die während der Kaltumformung durch die einsetzende Kaltverfestigung entsteht.
  • Das rohrförmige Ausstattungselement ist ein Hohlkörper. Der Begriff "rohrförmig" kann bedeuten, dass am Ende des Verfahrens ein Produkt mit geschlossenen Enden bzw. mit geschlossenem Hohlraum im Inneren erhalten wird. Dazu können in einem weiteren Verfahrensschritt Rohrenden verschlossen werden oder an offenen Rohrenden weitere Bauteile angebracht werden, beispielsweise Befestigungselemente, Winkelstücke, Endkappen etc. Während des Verfahrens sind zumindest während des Umformens mit IHU die Rohrenden geöffnet, um eine Flüssigkeit einbringen und mit Druck beaufschlagen zu können. Das erhaltene rohrförmige Ausstattungselement kann gerade sein oder eine oder mehrere Biegungen aufweisen. Solche Biegungen können bereits in einem Rohr-Vorprodukt vorhanden sein, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wird, oder solche Biegungen können in oder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem oder mehreren Umformschritten hergestellt werden.
  • Innenhochdruckumformung bezeichnet ein Verfahren, bei dem ein umzuformender Artikel in einer Außenform (Negativform) eingebracht wird und anschließend aufgeweitet wird, bis es an der Außenform anliegt. Die Aufweitung erfolgt mittels einer Flüssigkeit, die in das Innere des umzuformenden Artikels eingebracht wird und auf die Druck ausgeübt wird, beispielsweise mit Hilfe einer Presse und Presstempeln. Durch den Flüssigkeitsdruck wird der Gegenstand aufgeweitet, bis seine Wandung überall an der Wandung der eingesetzten Außenform bzw. des eingesetzten Formwerkzeugs anliegt. Nach Beendigung des Umformvorgangs hat der Gegenstand die Innenform des Formwerkzeugs angenommen. Im speziellen Fall dieser Erfindung erfolgt bei dem IHU-Verfahren ein Einbringen einer Flüssigkeit in das Innere des umzuformenden Rohres, Rohr-Vorprodukts oder -Zwischenprodukts, das Abdichten der Rohrenden und das Ausüben von Druck auf die Flüssigkeit, sodass das Rohr-Vorprodukt aufgeweitet wird, bis es mit seiner Wand an der Werkzeugwandung anliegt.
  • In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein zweiter Rohrabschnitt, der eine relativ geringere Wanddicke aufweist und der durch IHU erhalten ist, zwischen zwei ersten Rohrabschnitten, die eine relativ größere Wanddicke aufweisen, angeordnet, wobei zischen einem ersten und einem zweiten Rohrabschnitt ein Übergangsbereich liegt. In noch einer Ausführungsform weist das Ausstattungselement abwechselnd erste und zweite Rohrabschnitte auf, jeweils getrennt durch Übergangsbereiche.
  • Der Querschnitt des rohrförmigen Ausstattungselements kann verschiedenste Formen aufweisen, beispielsweise kann der Querschnitt kreisförmig, elliptisch, (abgerundet) eckig oder irregulär sein.
  • In einer speziellen Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Ausstattungselement erhalten, das einen konstanten oder im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser aufweist, sodass das Erscheinungsbild für Fahrgäste einheitlich ist. Dazu wird das Verfahren um einen weiteren Umformungsschritt, zusätzlich zu dem IHU-Schritt, ergänzt.
  • Angegeben wird insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Ausstattungselements für ein Schienenfahrzeug, wobei das rohrförmige Ausstattungselement zumindest einen ersten Rohrabschnitt mit einer ersten Wanddicke und zumindest einen zweiten Rohrabschnitt mit einer zweiten Wanddicke aufweist, wobei die zweite Wanddicke geringer ist als die erste Wanddicke, und das rohrförmige Ausstattungselement einen konstanten oder im Wesentlich konstanten Außendurchmesser aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
    • a) Umformen eines Rohr-Vorprodukts mit konstanter oder im Wesentlichen konstanter Wanddicke zu einem Rohr-Zwischenprodukt, wobei
      in dem Rohr-Zwischenprodukt in dem zweiten Rohrabschnitt die Wanddicke relativ zur Wanddicke in dem ersten Rohrabschnitt verringert wird und
      in dem zweiten Rohrabschnitt der Außendurchmesser des Rohr-Vorprodukts relativ zu
      dem Außendurchmesser in dem ersten Rohrabschnitt geändert wird,
    • b) Umformen des Rohr-Zwischenprodukts, sodass ein konstanter oder im Wesentlichen konstanter Außendurchmesser erhalten wird, wobei in dem zweiten Rohrabschnitt die
      Wanddicke relativ zur Wanddicke in dem ersten Rohrabschnitt verringert bleibt, wobei mindestens einer der Umformschritte mit Innenhochdruckumformen erfolgt.
  • Mit diesem Verfahren wird ein rohrförmiges Ausstattungselement erhalten, das aufgrund seines konstanten oder im Wesentlichen konstanten Außendurchmessers ein einheitliches Erscheinungsbild aufweist.
  • Allgemeine Beispiele für Ausstattungselemente sind Haltestangen, Haltegriffe, Stangen von Gepäckablagen, rohrförmige Rahmen für Sitze, Teile für Türen, insbesondere für den Verstellmechanismus von Türen.
  • Wie in dieser speziellen Variante angegeben, erfolgt mindestens einer der Umformschritte mit IHU. Der jeweils andere Umformschritt kann mittels einer anderen Umformtechnik erfolgen, beispielsweise Walzen, Strecken, Rollieren, Pressen.
  • Durch das Umformen in dem oben angegebenen Schritt b) wird erreicht, dass der zumindest eine zweite Rohrabschnitt den gleichen oder im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser aufweist, wie der zumindest eine erste Rohrabschnitt. Dadurch wird die in Schritt a) erfolgte Änderung des Außendurchmessers des zweiten Rohrabschnitts im Vergleich zum Außendurchmesser des ersten Rohrabschnitts wieder rückgängig gemacht. Die Änderung des Außendurchmessers des zweiten Rohrabschnitts relativ zum Außendurchmesser des ersten Rohrabschnitts kann bedeuten, dass der Außendurchmesser des zweiten Rohrabschnitts relativ zu dem Außendurchmesser des ersten Rohrabschnitts verringert wird oder dass er relativ zu dem Außendurchmesser des ersten Rohrabschnitts erhöht wird, wie nachfolgend anhand spezieller Varianten noch angegeben. Im "Wesentlichen konstant" und "im Wesentlichen gleich" bedeutet eine Abweichung bzw. Verringerung von höchstens 5% bezogen auf einen Bereich mit größerem Durchmesser.
  • In einer speziellen Variante des Verfahrens umfasst das Verfahren die Bildung eines Übergangsbereichs zwischen dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt, in dem die Wanddicke von der ersten Wanddicke zu der zweiten Wanddicke abfällt, wobei der Übergangsbereich in Längsrichtung des rohrförmigen Ausstattungselements eine Länge von kleiner oder gleich 20 mm aufweist. Bevorzugte Längen eines Übergangsbereiches sind: kleiner oder gleich 18 mm, kleiner oder gleich 14 mm, oder kleiner oder gleich 12 mm. Bevorzugte Längenbereichsgrenzen des Übergangsbereiches sind ferner: 5 - 20 mm, 5 - 18 mm, 5 - 14 mm oder 5 - 12 mm.
  • Das rohrförmige Ausstattungselement ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, vorzugsweise aus Stahl. Zur Vergütung oder Veränderung der Oberfläche kann auf ein metallisches rohrförmiges Element eine Beschichtung aufgebracht sein, beispielsweise aus Kunststoff. Eine solche Beschichtung erfolgt vorzugsweise nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein Unterschied zwischen der Wanddicke des ersten Rohrabschnittes und der Wanddicke des zweiten Rohrabschnittes von größer als 1 mm erhalten, vorzugsweise von größer als 1,5 mm, noch mehr bevorzugt von größer als 2 mm.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren angegeben, wobei
    • in dem oben angegebenen Schritt a) in dem zweiten Rohrabschnitt der Außendurchmesser relativ zu dem Außendurchmesser in dem ersten Rohrabschnitt verkleinert wird, und
    • in dem oben angegebenen Schritt b) das Umformen mit Innenhochdruckumformen erfolgt, wobei in dem zweiten Rohrabschnitt der Außendurchmesser vergrößert wird.
  • Bei diesem Verfahren wird zunächst durch ein Umformen, das kein IHU sein muss, in einem zweiten Rohrabschnitt die Wandstärke verringert und es erfolgt dabei eine Verringerung des Außendurchmessers in dem zweiten Rohrabschnitt. Vorzugsweise wird hier ein Walz- oder Rollier-Umformungsverfahren angewendet. In einem weiteren Schritt, entsprechend Schritt b), wird ein gleicher Außendurchmesser durch IHU hergestellt, indem der zweite Rohrabschnitt durch IHU wieder aufgeweitet wird, sodass im Ergebnis der gleiche oder im Wesentlichen der gleiche Außendurchmesser erhalten wird wie in dem ersten Vorabschnitt, der eine größere Wandstärke aufweist. Beispielsweise kann in dem IHU-Schritt eine Außenform mit konstantem Durchmesser verwendet werden bzw. ein Formwerkzeug, das eine solche Außenform aufweist. Nach der Aufweitung mit IHU in Schritt b) wird die geringere Wandstärke in dem zweiten Rohrabschnitt relativ zu dem ersten Rohrabschnitt beibehalten. D.h. es wird nur der Außendurchmesser geändert, aber nicht oder nur geringfügig die Wandstärke.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren angegeben, wobei in Schritt a) das Umformen mit Innenhochdruckumformen erfolgt, wobei in dem zweiten Rohrabschnitt der Außendurchmesser relativ zu dem Außendurchmesser in dem ersten Rohrabschnitt vergrößert wird. Bei diesem Verfahren erfolgt zunächst eine Verringerung der Wandstärke in einem zweiten Rohrabschnitt durch Aufweitung mittels IHU, wobei der Außendurchmesser in dem zweiten Rohrabschnitt vergrößert wird. In einem zweiten Schritt b) wird dann durch ein Umformungsverfahren ein gleicher oder im Wesentlichen gleicher Außendurchmesser wieder hergestellt. Beispielhaft kann dies durch Walzen oder Strecken erfolgen. Eine geringere Wandstärke in dem zweiten Rohrabschnitt relativ zu einem oder mehreren ersten Rohrabschnitten bleibt erhalten. Insbesondere erfolgt bei dieser Ausgestaltung ein Einbringen eines Rohr-Vorprodukts in ein Formwerkzeug, welches eine Rohraußenform mit variablem Durchmesser aufweist, aufweisend
    • i. zumindest einen ersten Formbereich mit einem ersten Durchmesser, welcher einem Durchmesser des Rohr-Vorprodukts entspricht oder im Wesentlichen entspricht,
    • ii. zumindest einen zweiten Formbereich, der einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher größer ist als der erste Durchmesser des zumindest einen ersten Formbereichs,
      sodass sich das Rohr-Vorprodukt nach dem Einlegen zumindest über die ersten Formbereich und den zweiten Formbereich erstreckt.
  • Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird das Rohr-Vorprodukt zumindest in dem zweiten Formbereich vollständig mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt und in dem zweiten Formbereich aufgeweitet, bis es an dem Formwerkzeug anliegt, wobei in dem zumindest einen zweiten Formbereich der zumindest eine zweite Rohrabschnitt gebildet wird und in dem zumindest einen ersten Formbereich der zumindest eine ersten Rohrabschnitt gebildet wird. Danach erhält man ein Produkt, bei dem in dem zweiten Rohrabschnitt der Außendurchmesser relativ zu dem Außendurchmesser in dem ersten Rohrabschnitt vergrößert ist, entsprechend Schritt a) der speziellen Ausgestaltung des Verfahrens. Anschließend kann in einem Schritt b) das so erhaltene Produkt auf einen konstanten Außendurchmesser oder im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser umgeformt werden.
  • In einer Variante des Verfahrens, die mit den vorangehend beschriebenen Varianten und Ausführungsformen kombiniert werden kann, wird ein Verfahren angegeben, umfassend
    • bei dem Umformen in Schritt a) das Bilden eines dritten Rohrabschnitts in einem Endabschnitt des rohrförmigen Ausstattungselements, wobei der dritte Rohrabschnitt in Richtung des Endes des rohrförmigen Ausstattungselements eine ansteigende Wanddicke aufweist,
    • Aufweiten des dritten Rohrabschnitts, oder zumindest eines Teils davon, in Richtung des Endes des rohrförmigen Ausstattungselements, wobei nach dem Aufweiten die Wanddicke des dritten Rohrabschnitts konstant oder im Wesentlichen konstant ist und wobei in dem dritten Rohrabschnitt von dem ansonsten konstanten oder im
      Wesentlichen konstanten Außendurchmesser des rohrförmigen Ausstattungselements abgewichen wird.
  • In dieser Ausführungsform weist das rohrförmige Produkt einen aufgeweiteten Endabschnitt oder mehrere aufgeweitete Endabschnitte auf, in denen von dem ansonsten konstanten oder im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser abgewichen wird. Die aufgeweiteten Endabschnitte können beispielsweise Befestigungsstellen zur Befestigung aufweisen, insbesondere im Fall einer Haltestange. Vor dem Aufweiten besitzt der sogenannte dritte Rohrabschnitt eine ansteigende Wanddicke, wobei die Wanddicke zum Ende des Rohres größer wird. Dadurch erreicht man, dass beim Aufweiten des Rohres an dem Ende schließlich eine konstante oder im Wesentlichen konstante Wanddicke erhalten wird. Das Aufweiten erfolgt insbesondere derart, dass die Aufweitung in Richtung eines Rohrendes hin ansteigt, insbesondere kontinuierlich ansteigt. Um die dadurch erfolgte ebenfalls ansteigende Streckung des Materials zu kompensieren, wird eine in Richtung Ende des rohrförmigen Gegenstands hin ansteigende Wanddicke gewählt, sodass nach dem Aufweiten eine konstante oder im Wesentlichen konstante Wanddicke erhalten wird. Beispielhaft für eine Aufweitung ist eine kegel- oder trichterförmige Aufweitung des Rohres, wobei der Kegel oder Trichter den dritten Rohrabschnitt bildet. Beispielsweise kann der dritte Rohrabschnitt an einem zuvor erwähnten zweiten Rohrabschnitt anschließen.
  • In einer speziellen Variante dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin: Innenhochdruckumformen des dritten Rohrabschnitts wobei in dem dritten Rohrschnitt Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen geformt werden und die Wanddicke des dritten Rohrabschnitts nach dem Innenhochdruckumformen konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Der IHU-Schritt kann der gleiche sein wie der IHU Schritt, der zuvor bereits beschrieben wurde, insbesondere wenn in dem oben angegebenen Schritt b) das Umformen mit Innenhochdruckumformen erfolgt, wobei in dem zweiten Rohrabschnitt der Außendurchmesser vergrößert wird.
  • Es wird vorzugsweise bei dieser Verfahrensvariante im dritten Rohrabschnitt mittels IHU nur noch umgeformt, ohne dabei die Wandstärke zu verändern oder wesentlich zu verändern. Das Formwerkzeug kann beispielsweise so gestaltet sein, dass von außen Einbuchtungen in den aufgeweiteten dritten Rohrabschnitt eingebracht werden und im Bereich von Ausbuchtungen die Wand des aufgeweiteten dritten Rohrabschnitts mittels Flüssigkeitsinnendruck aufgeweitet wird, bis die Wand an dem Formwerkzeug anliegt. Dieses Verfahren kann auch als Kombination aus Pressen und IHU bezeichnet werden, wobei die IHU-Form auch die Funktion eines Presswerkzeugs erfüllen kann. Es ist alternativ möglich, Einbuchtungen mit einem gesonderten Presswerkzeug zu erzeugen und Ausbuchtungen mit IHU zu formen, und vorzugsweise auch Einbuchtungen, die zu weit sein können, mit IHU zu einer endgültigen Gestalt zu formen.
  • Ergänzend zur Erzeugung von einer oder mehreren Einbuchtungen durch Druck von außen kann in anderen Bereichen eine Ausbuchtung oder eine Wieder-Ausbuchtung durch IHU erfolgen. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die Ausbuchtung höchstens so weit nach außen ragt, wie zuvor an dieser Stelle die Wand des aufgeweiteten dritten Rohrabschnitts nach außen geragt hat. Weiterhin bevorzugt wird die Umformung in dieser Verfahrensvariante so durchgeführt, dass gemessen an einem Querschnitt durch den aufgeweiteten Abschnitt die Wandlänge vor und nach dem Umformen gleich oder im Wesentlichen gleich ist, sodass die Wandstärke gleich oder im Wesentlichen gleich bleibt.
  • Es wird von der Erfindung auch ein Verfahren angegeben, das auch als isoliertes Verfahren betrachtet werden kann, umfassend
    • Umformen eines Rohr-Vorprodukts mit konstanter oder im Wesentlichen konstanter Wanddicke zu einem Rohr-Zwischenprodukt, wobei ein Rohrabschnitt am Ende des Rohr-Zwischenprodukts gebildet wird, welche in Richtung des Endes des Rohr-Zwischenprodukts eine ansteigende Wanddicke aufweist,
    • Aufweiten des Rohrabschnitts in Richtung des Endes des Rohr-Zwischenprodukts, wobei nach dem Aufweiten die Wanddicke des Rohrabschnitts konstant oder im Wesentlichen konstant ist.
  • Weiterhin kann dieses Verfahren als zusätzlichen Verfahrensschritt umfassen: Innenhochdruckumformen des Rohrabschnitts, wobei in diesem Rohrabschnitt Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen gebildet werden und die Wanddicke des Rohrabschnitts nach dem IHU konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Hier wird auf die vorangehenden Erläuterungen Bezug genommen.
  • Die in dieser Erfindung vorgestellten Verfahren können einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:
    • Anbringen von Befestigungselementen, die Befestigungsstellen aufweisen, sodass das Ausstattungselement mittels der Befestigungsstellen im Innenraum eines Schienenfahrzeugs anbringbar ist,
    • Anbringen oder Ausformen von gewinkelten Endstücken an Enden des Ausstattungselements.
  • Die genannten Befestigungselemente oder gewinkelten Endstücke sind weitere Elemente, die das Verfahrensprodukt als Ausstattungselement für ein Schienenfahrzeug kennzeichnen. Beispielhafte Befestigungselemente mit Befestigungsstellen sind Flansche, Winkel, Haltestangen, die wiederum Befestigungslöcher, einen Flansch oder einen Winkel aufweisen können, Aufweitungen mit Löchern und weitere bekannte Befestigungselemente. Ein erwähntes gewinkeltes Endstück kann an seinem Ende wiederum eine Befestigungsstelle aufweisen. Befestigungselemente können Formteile sein, die ihrerseits mittels IHU hergestellt sein können. Das Anbringen eines Befestigungselements kann mit üblichen Techniken erfolgen, beispielsweise mittels einer Schraub-, Niet- und/oder Steckverbindung. Beispielhafte Befestigungsstellen sind zuvor bereits erwähnte Schraublöcher, Vorsprünge zum Einstecken in ein komplementär geformtes Aufnahmeelement etc.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein rohrförmiges Ausstattungselement für ein Schienenfahrzeug, aufweisend
    • einen konstanten oder im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser,
    • zumindest einen ersten Rohrabschnitt mit einer ersten Wanddicke und zumindest einen zweiten Rohrabschnitt mit einer zweiten Wanddicke, wobei die zweite Wanddicke geringer ist als die erste Wanddicke,
    • einen Übergangsbereich zwischen dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt, in dem die Wanddicke von der ersten Wanddicke zu der zweiten Wanddicke abfällt,
      wobei der Übergangsbereich in Längsrichtung des rohrförmigen Ausstattungselements eine Länge von kleiner oder gleich 20 mm aufweist.
  • Das rohrförmige Ausstattungselement kann alle gegenständlichen Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen, die bereits zuvor anhand erfindungsgemäßer Verfahren genannt wurden. Insbesondere ist das rohrförmige Ausstattungselement durch ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren erhältlich. Der Übergangsbereich zwischen dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt wurde bereits zuvor erläutert.
  • In einer speziellen Variante des rohrförmigen Ausstattungselements ist der Unterschied zwischen der ersten Wanddicke des ersten Rohrabschnitts und der zweiten Wanddicke des zweiten Rohrabschnitts größer als 1 mm, vorzugsweise größer als 1,5 mm und noch mehr bevorzugt größer als 2 mm.
  • Als weiteres Merkmal kann das rohrförmige Ausstattungselement einen dritten Rohrabschnitt aufweisen, der in einem Endabschnitt des rohrförmigen Ausstattungselements lokalisiert ist und gegenüber anderen Rohrabschnitten aufgeweitet ist und optional Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen aufweist.
  • In noch einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Formwerkzeug zur Formung eines Rohr-Vorprodukts oder Rohr- Zwischenprodukts durch Innenhochdruckumformen, aufweisend zumindest zwei Module, aus denen eine Rohraußenform zusammengesetzt oder zusammensetzbar ist, wobei die Module in zusammengesetztem Zustand in Längsrichtung der Rohraußenform aneinander anschließen.
  • Ein solches modular aufgebautes Formwerkzeug ist an verschiedene Längen eines rohrförmigen Ausstattungselements anpassbar. Ein solches modulares Formwerkzeug ist in den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar, wenn eine IHU durchgeführt wird.
  • Allgemein ist mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug eine Rohraußenform in beliebiger Länge und Formgestaltung, z.B. mit verschiedenen Durchmessern, zusammensetzbar. Module sind in beliebiger Anzahl und in verschiedenster Form oder Ausgestaltung miteinander kombinierbar, um eine gewünschte Länge und/oder Gestaltung einer Rohraußenform herzustellen. Die Rohraußenform kann verschiedene Durchmesser und /oder eine oder mehrere Biegungen aufweisen, sodass ein unterschiedlich dimensioniertes und/oder gebogenes Rohrprodukt herstellbar ist.
  • Jedes Modul weist eine Außenform für einen Rohrabschnitt auf, die im Inneren des Moduls angeordnet ist. Die Außenform im Inneren eines Moduls kann auch als Außenformabschnitt bezeichnet werden, weil damit ein Abschnitt eines Rohrprodukts formbar ist. Verschiedene Außenformabschnitte verschiedener Module können zu einer vollständigen Außenform eines Rohrprodukts zusammengesetzt werden. Jeder Außenformabschnitt im Inneren eines Moduls weist zwei Zugänge auf. Anders ausgedrückt weist jedes Modul zwei Öffnungen auf, über welche der Außenformabschnitt zugänglich ist. Beim Zusammensetzen zweier Module wird eine Öffnung des ersten Moduls mit einer Öffnung des zweiten Moduls zur Deckung gebracht, sodass eine verlängerte Form bzw. ein verlängerter Rohraußenformabschnitt entsteht. Dieses Prinzip kann fortgesetzt werden, bis eine gewünschte Außenformlänge hergestellt ist. Nach Zusammensetzen der gewünschten Anzahl der Module wird das erfindungsgemäße Formwerkzeug im zusammengesetzten Zustand erhalten. Das zusammengesetzte Formwerkzeug weist zwei endständige Module auf, bei denen jeweils eine Öffnung noch zugänglich ist, um den Formungsprozess durchzuführen.
  • Bevorzugte Materialien für das Formwerkzeug sind Metall, Keramik und Kunststoff oder eine Kombination davon.
  • Die Module des Formwerkzeugs sind vorzugsweise zweiteilig und bilden einen Rohrabschnitt ab. Zwei Halbmodule sind zu einem Modul zusammensetzbar, in dessen Inneren die Außenform eines Rohrabschnitts angeordnet ist. Die beiden Halbmodule können zueinander spiegelbildlich sein, was aber nicht zwingend erforderlich ist. Jedes Halbmodul kann ein Verbindungsmittel aufweisen, sodass zwei Halbmodule über die Verbindungsmittel zu einem Vollmodul zusammensetzbar sind. In einer anderen Variante werden Halbmodule mittels Außendruck, beispielsweise mit einer Presse, aneinander gepresst, wenn die IHU durchgeführt werden soll.
  • Die Module oder Halbmodule des Formwerkzeugs können Verbindungsmittel aufweisen, mit denen die einzelnen Module oder Halbmodule verbindbar sind. Es sind Module mit den Verbindungsmitteln, unter Verwendung oder Einbeziehung der Verbindungsmittel, miteinander verbindbar. Insbesondere sind Verbindungsmittel dazu eingerichtet, mit einem Zugmittel zusammenzuwirken, mit welchem ein Zug eines (Halb)Moduls gegen ein anderes (Halb)Modul ausgeübt werden kann, sodass die (Halb)Module aneinander gepresst werden, vorzugsweise in Längsrichtung der Rohraußenform. Beispielhafte Zugmittel sind: Schraube/Mutter, Spannmittel, wie beispielsweise Schnellspanner, Exzenterhebel etc.
  • In einer Ausführungsform weist das Formwerkzeug Positionierungsmittel auf, mit denen zwei Module passgenau aneinander positionierbar sind. Die Module sind so zueinander positionierbar, dass Teilformen, von denen in einem Modul jeweils eine vorhanden ist, passend zueinander zu einer Gesamtform zusammensetzbar sind.
  • Mit den Positionierungsmitteln ist vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung und/oder eine gewünschte Ausrichtung herstellbar. Ein beispielhaftes Positionierungsmittel ist eine Kombination von einem Loch in einem Modul und einem Loch im zweiten Modul, die bei korrektem Zusammenfügen der Module zur Deckung gebracht werden. Um die Löcher in Deckung zu bringen, kann in ein Loch an einem ersten Modul ein Verbindungsstift oder Passstifteingeführt werden, der beim Zusammenfügen der Module in das vorgesehene Loch in dem zweiten Modul eingreift. In einer anderen Variante kann an einem ersten Modul ein Vorsprung vorgesehen sein, der in ein Loch in einem zweiten Modul eingreift.
  • In einer speziellen Ausgestaltung des Formwerkzeugs weist die Rohraußenform auf:
    • zumindest einen ersten Formbereich mit einem ersten Durchmesser, der einen ersten Rohrabschnitt abbildet,
    • zumindest einen zweiten Formbereich mit einem zweiten Durchmesser, der einen zweiten Rohrabschnitt abbildet, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser,
      wobei das Formwerkzeug in dem ersten Formbereich und/oder im dem zweiten Formbereich aus den zumindest zwei Modulen zusammengesetzt ist oder zusammensetzbar ist,
      sodass die Länge des ersten Formbereichs und/oder die Länge des zweiten Formbereichs variabel einstellbar ist.
  • Angegeben wird von der Erfindung auch ein Formwerkzeug, mit dem eine Rohraußenform mit konstantem oder im Wesentlichen konstantem Durchmesser herstellbar ist oder das eine solche Rohraußenform aufweist. Ein solches Formwerkzeug weist zumindest zwei Module auf, aus denen eine Rohraußenform zusammengesetzt oder zusammensetzbar ist, wobei jedes der Module einen Abschnitt aufweist und die Rohraußenformabschnitte einen gleichen oder im Wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen. Somit ist aus den Modulen eine Rohraußenform zusammensetzbar, die einen gleichen oder im Wesentlichen gleichen Außendurchmesser aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Formwerkzeug weist zumindest zwei Öffnungen auf, die vorzugsweise endständig sind. Insbesondere sind die Öffnungen an entgegengesetzten Enden des Formwerkzeugs angeordnet, vorzugsweise an entgegengesetzten Stirnseiten des Formwerkzeugs. Die Enden oder Stirnseiten sind vorzugsweise in Längsrichtung des Formwerkzeugs einander entgegengesetzt. Ein in das Formwerkzeug eingelegtes, zu formendes Werkstück ragt vorzugsweise aus diesen Öffnungen in dem Formwerkzeug heraus oder schließt bündig mit dem Rand des Formwerkzeugs ab. Aufgrund oder durch diese Öffnungen ist ein in dem Formwerkzeug befindliches Werkstück, beziehungsweise ein in das Formwerkzeug einbringbares oder anordenbares Werkstück, zugänglich, damit in das Werkstück Flüssigkeit eingeführt werden kann. Ferner kann durch eine oder beide dieser Öffnungen ein Druck auf eine Flüssigkeit im Inneren des umzuformenden Werkstücks aufgebracht werden. Beispielhaft wird ein Druck auf die Flüssigkeit mittels eines Dichtstempels aufgebracht.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug sind beliebige Rohraußenformen herstellbar. Ein spezielles Beispiel ist eine runde Außenform. In diesem Fall kann jedes Halbmodul eine halbkreisförmige Innenform aufweisen, sodass zwei zu einem Vollmodul zusammengesetzte Halbmodule im Inneren eine Form mit kreisförmigem Querschnitt aufweisen. Auch von einer runden oder kreisförmigen Außenform bzw. von einem runden oder kreisförmigen Rohrquerschnitt abweichende Formen sind denkbar.
  • Ferner kann das Formwerkzeug ein oder mehrere Module aufweisen, mit dem ein aufgeweiteter Abschnitt herstellbar ist, der strukturell bereits zuvor beschrieben wurde.
  • In noch einem Aspekt betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines zuvor beschriebenen Formwerkzeugs zur Formung eines Rohr-Vorprodukts oder Rohr-Zwischenprodukts durch Innenhochdruckumformen. Ferner betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines zuvor beschriebenen Formwerkzeugs in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen rohrförmigen Ausstattungselements wurden spezielle Strukturen des erhaltenen Verfahrensprodukts bzw. rohrförmigen Ausstattungselements beschrieben. Die Erfindung betrifft somit auch Formwerkzeuge, mit denen solche Strukturen herstellbar sind, und Formwerkzeuge, welche Module aufweisen, die zu Außenformen zusammensetzbar sind, mit denen solche Produkt-Strukturen herstellbar sind.
  • Schließlich wird von der Erfindung auch ein Schienenfahrzeug angegeben, aufweisend ein vorangehend beschriebenes rohrförmiges Ausstattungselement oder ein rohrförmiges Ausstattungselement, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist. Das Schienenfahrzeug ist vorzugsweise ein Nah- oder Fernverkehrszug oder eine Straßenbahn.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1a-d
    eine erste Verfahrensvariante zur Herstellung eines rohrförmigen Elements,
    Fig. 2a-c
    den letzten Schritt des in Fig. 1 dargestellten Verfahrens in detaillierterer Darstellung,
    Fig. 3a-b
    eine alternative Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig. 4a-c
    ein rohrförmiges Ausstattungsteil mit gebogenem Endstück,
    Fig. 5
    ein erfindungsgemäßes Innenausstattungselement mit Befestigungselementen,
    Fig. 6
    ein Formwerkzeug in geschlossenem Zustand,
    Fig. 7
    ein Formwerkzeug in geöffnetem Zustand,
    Fig. 8
    ein Querschnitt durch ein Formwerkzeug mit Positionierungsmitteln und
  • In Fig. 1a ist ein Rohr-Vorprodukt 2 mit konstanter Wanddicke. In Fig. 1b ist ein Rohr-Zwischenprodukt 3 gezeigt, das aus dem Vorprodukt 2 durch Umformen gewonnen wurde. Das Umformen erfolgte mit Walzen oder Rollieren und es wird in dem Rohr-Zwischenprodukt 3 in Fig. 1b ein erster Rohrabschnitt 4 und ein zweiter Rohrabschnitt 5 gebildet, der dünnwandiger ist als der erste Rohrabschnitt 4. Im Bereich des zweiten Rohrabschnitts 5 ist der Außendurchmesser des Zwischenprodukts 3 verringert.
  • Bei dem Umformschritt U des Produktes 2 (Fig. 1 a) in das Produkt 3 (Fig. 1 b) wird auch ein dritter Rohrabschnitt 6 geformt, der in Richtung des Endes 7 des Rohres 3 eine ansteigende Wanddicke aufweist. Rechts in Fig. 1b ist eine Vergrößerung des eingekreisten Ausschnittes aus dem mittleren Teil von Fig. 1b gezeigt. Der Ausschnitt zeigt den Übergang von dem zweiten Rohrabschnitt 5 zu dem dritten Rohrabschnitt 6. Im konkreten Beispiel beträgt die Wanddicke im zweiten Rohrabschnitt 5 1 mm und steigt vom Beginn des Rohrabschnitts 6 auf 2 mm, um bis zum Ende 7 des Rohres auf 3 mm anzuwachsen.
  • In einem weiteren Schritt wird das Rohr-Zwischenprodukt 3 zunächst im Bereich des dritten Rohrabschnittes 6 aufgeweitet (Schritt A) und das in Fig. 1c gezeigte Produkt 8 erhalten. Das Aufweiten AU erfolgt durch Einführen eines geeigneten entsprechend geformten Formwerkzeuges in das offene Ende 7 des Rohr-Zwischenproduktes 3. Es wird ein kegelförmig aufgeweiteter Teil 9 erhalten und ein daran anschließender aufgeweiteter Teil 10 konstanten Durchmessers. In Fig. 1c, rechts ist der in Fig. 1c, Mitte kreisförmig markierte Ausschnitt in Vergrößerung gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die Wandstärke in dem aufgeweiteten Teil nunmehr, anders als noch in Fig. 1b, konstant ist, in diesem beispielhaften Fall 2 mm. In Fig. 1c, links ist eine Ansicht in Längsrichtung des Rohr-Zwischenproduktes 8 gezeigt, wobei der Blick des Betrachters in die Öffnung an dem Ende 7 fällt. Analoge Ansichten sind in den Fig. 1a, 1b und 1d links gezeigt.
  • Der dritte Rohrabschnitt 6 befindet sich in einem Endabschnitt des rohrförmigen Zwischenprodukts 8, d.h. dass am Ende des dritten Rohrabschnitts 6 das Ende 7 des Rohr-Zwischenprodukts 3, 8 oder des Endprodukts 1 erreicht ist.
  • Das in Fig. 1c dargestellte Rohr-Zwischenprodukt 8 wird in einem letzten Schritt durch Innenhochdruckumformen (IHU) in den Gegenstand umgeformt, der in Fig. 1d gezeigt ist. Bei dem IHU-Schritt wird der zweite Rohrabschnitt 5 aufgeweitet, sodass im Ergebnis der Außendurchmesser A, gezeigt in Fig. 1d Mitte, über den ersten Rohrabschnitt 4 und den zweiten Rohrabschnitt 5 konstant ist. Zuvor war der Außendurchmesser A' in dem Abschnitt 5 kleiner als der Außendurchmesser A in Abschnitt 4 (Fig. 1d und Fig. 1c). Bei dem IHU-Schritt hat in diesem Beispiel das Formwerkzeug in den Bereichen 4 und 5 und in dem Übergangsbereich 11 eine zylindrische Form mit dem Durchmesser A. Daraus ergibt sich, dass beim Einlegen des Rohr-Zwischenprodukts 8 aus Fig. 1c nur die Rohraußenfläche aus dem ersten Rohrabschnitt 4 (und gegebenenfalls weiteren, hier nicht gezeigten ersten Rohrabschnitten 4) an der Form anliegen. Diese ersten Rohrabschnitte wurden durch den Umformungsschritt U (von Fig. 1a zu Fig. 1 b) nicht bearbeitet. Wird beim IHU-Schritt Druck auf die in das Rohr 8 eingeführte Flüssigkeit gegeben, legt sich auch die Außenfläche des zweiten Rohrabschnitts 5 an die Kontur des Formwerkzeugs an, die vor dem Aufbringen von Druck und vor dem Aufweiten noch einen Abstand zum Formwerkzeug hatte.
  • Bei dem IHU-Schritt wird auch der dritte Rohrabschnitt 6 umgeformt. Es werden bei dem Umformen Einbuchtungen 13 und eine Ausbuchtung 12 gebildet, die in Fig. 1d links gezeigt sind. Das IHU-Formwerkzeug ist so gestaltet, dass dort, wo später die Einbuchtungen 13 gebildet werden, Vorsprünge gebildet sind, die die Wand des Abschnitts 6 eindrücken. Auch im Bereich des späteren Vorsprungs 12 kann die Wand nach Innen eingedrückt werden. Durch Einbringen von Flüssigkeit in den Abschnitt 6 und Beaufschlagung mit Druck wird die Wandung in den Bereichen 9 und 10 wieder an das Formwerkzeug angedrückt und die in Fig. 1d links gezeigte endgültige Form erhalten. Das IHU-Formwerkzeug ist aus dergestalt, dass der nicht verformte Bereich in dem Abschnitt 6, der Halbkreis in Fig. 1d links oben, bereits an der Wandung des Formwerkzeugs anliegt. In dem Ausbuchtungsbereich 12 erfolgt eine Ausbuchtung auch nur so weit, dass der ursprüngliche Radius des Abschnittes 10 nicht überschritten wird. Es bleibt durch diese Maßnahmen die Wanddicke in dem in Fig. 1d links gezeigten verformten Bereich konstant oder im Wesentlichen konstant.
  • In einem weiteren, nicht gezeigten, Schritt kann der Abschnitt 10 des Produktes 1 teilweise oder ganz entfernt werden. Der Abschnitt 10 dient vorzugsweise nur als Anpressfläche für eine Einspritzdüse einer IHU-Vorrichtung.
  • In dem Produkt 1 ist schließlich auch ein Übergangsbereich 11 gezeigt, die zwischen dem ersten Rohrabschnitt 4 und dem zweiten Rohrabschnitt 5 liegt. Ausgehend von dem ersten Rohrabschnitt 4 fällt die Wanddicke in Richtung des zweiten Rohrabschnitts 5 ab, sodass in dem Übergangsbereich 11 eine veränderliche Wanddicke gebildet ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein besonders kurzer Übergangsbereich 11 hergestellt werden, mit Längenmaßen, die im allgemeinen Beschreibungsteil angegeben sind.
  • In Fig. 2a-b ist der IHU-Schritt aus dem Verfahren nach Fig. 1a-d etwas detaillierter dargestellt. Ein Formwerkzeug 20 wird verwendet und liegt im geschlossenen Zustand an der Wand 21 des Abschnitts 4 und der Wand 22 des Abschnitts 10 an, wobei das Formwerkzeug 20 nur im Bereich 23 anliegt und damit nicht vollständig in dem dritten Rohrabschnitt 10. Im Übergangsbereich 11 und im zweiten Rohrabschnitt 5 liegt das Formwerkzeug nicht an. Zur Verdeutlichung ist das Formwerkzeug 20 mit etwas Abstand zu allen Rohrwandungen gezeichnet, obwohl es im geschlossenen Zustand an den genannten Bereichen anliegt. Die Enden 7, 7' des Rohr-Zwischenprodukts 8 stehen aus der Form heraus und in die Enden werden Düsen 25 eingeführt, die mit Hochdruckfluid in das Innere des Rohr-Zwischenprodukts 8 einführen, wodurch die Bereiche 11, 5 und 10' aufgeweitet werden. Es wird das Produkt 1 erhalten. Nicht näher dargestellt ist die Gestaltung des Formwerkzeugs 20 im Bereich des Abschnittes 10 und das Einformen von Einbuchtungen 13 und der Ausbuchtung 12, die in Fig. 1d gezeigt ist. In einem letzten Schritt kann das Rohr-Produkt 1 durch Schnitte an den gestrichelt gezeichneten Linien in der Fig. 2c gekürzt werden und man erhält das Produkt 1'.
  • In den Fig. 1a-d und 2a-c ist die Längsrichtung des rohrförmigen Elements mit dem mit L bezeichneten Pfeil angegeben. Die Längsrichtung könnte in den Fig. 1 und 2 auch als von rechts nach links statt von links nach rechts verlaufend definiert werden.
  • In Fig. 3a und 3b sind ein Verfahrenszwischenprodukt und ein Verfahrensendprodukt gezeigt, die nach einer anderen Verfahrensvariante erhalten werden. Bei dieser
  • Verfahrensvariante erfolgt, ausgehend von einem Rohr-Vorprodukt, das analog dem Produkt 2 in Fig. 1a gestaltet sein kann, zunächst ein IHU-Schritt, wobei zwei Rohrabschnitte und Übergangsbereiche gebildet werden. Bei dieser Verfahrensvariante wird in zweiten Rohrabschnitten 32 der Außendurchmesser A" relativ zu dem Außendurchmesser in ersten Rohrabschnitten 31 vergrößert. Zwischen ersten Abschnitten 31 und zweiten Abschnitten 32 sind jeweils Übergangsbereiche bzw. Übergangsabschnitte 33 angeordnet. Anschließend erfolgt ein Umformungsschritt U des Rohr-Zwischenprodukts 30, wobei ein konstanter oder im Wesentlichen konstanter Außendurchmesser A erhalten wird und in zweiten Rohrabschnitten 32 die Wanddicke relativ zur Wanddicke in ersten Rohrabschnitten 31 verringert bleibt. Der Umformungsschritt U kann beispielsweise durch Strecken, Ziehen oder Walzen erfolgen. Erhalten wird ein rohrförmiges Ausstattungselement 34 mit variabler Wandstärke, aber gleichem Außendurchmesser A. Dieses Endprodukt ist in Fig. 3b gezeigt.
  • Fig. 4a-c zeigt in verschiedenen Ausschnitten ein weiteres rohrförmiges Ausstattungselement 40, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden kann. Das Element 40 weist erste Rohrabschnitte 41 und einen zweiten Rohrabschnitt 42 auf. Die ersten Rohrabschnitte 41 haben eine größere Wanddicke als der zweite Rohrabschnitt 42, was besonders gut in den Fig. 4b und 4c, die in Fig. 4a kreisförmig markierte Detailausschnitte darstellen, zu sehen ist. In den Detailansichten der Fig. 4b und 4c sind auch Übergangsbereiche 43 mit veränderlicher Wanddicke sichtbar, die in dieser Ausführungsform besonders kurz gestaltet sind. Zur Abschätzung der Länge der Übergangsbereiche 43 in Längsrichtung, dargestellt durch Pfeile L, kann folgende Angabe dienen: Der Innendurchmesser I2 in dem zweiten Rohrabschnitt 41 beträgt 25 mm und der Innendurchmesser I1 in dem ersten Abschnitt 42 beträgt 27,5 mm. Der Außendurchmesser A beträgt in diesem Fall 30 mm.
  • Bei dem in Fig. 4a gezeigten Ausstattungselement 40 ist einer der ersten Rohrabschnitte 41 gebogen. Eine Biegung des Produkts 40 ist vorzugsweise in einem ersten Rohrabschnitt lokalisiert, der eine größere Wanddicke aufweist. Vorzugsweise ist eine Biegung bereits in einem Rohr-Vorprodukt vorhanden, aber alternativ kann sie auch nach Abschluss des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. Wenn die Biegung bereits im Rohr-Vorprodukt vorhanden ist, weist das zum Innenhochdruckumformen verwendete Formwerkzeug eine Außenform auf, welche die Biegung abbildet, sodass ein Rohr-Vorprodukt oder Rohr-Zwischenprodukt in das für das IHU-Verfahren verwendete Formwerkzeug einlegbar ist.
  • Fig. 5 zeigt weitere erfindungsgemäße rohrförmige Ausstattungselemente 50, 51, die zu einem Gesamtelement 52 zusammengesetzt sind. Gezeigt ist im speziellen Beispiel eine Haltestange mit endständigen Befestigungselementen 53, an denen beispielsweise eine Verschraubung erfolgen kann, um die Haltestange 52 an einer Wand oder einem sonstigen Untergrund oder sonstigen Befestigungsstellen anzubringen. Das mittlere rohrförmige Element 50 kann beispielsweise genauso strukturiert sein, wie das in Fig. 3b gezeigte Element 34. Die rohrförmigen Elemente 51 können über Schweißverbindungen mit dem Element 50 verbunden sein. Alternativ ist es denkbar, dass das Element 50 und die Elemente 51 ein nahtloses bzw. nicht durch Schweißverbindungen hergestelltes Gesamtelement bilden, das analog zu dem Element 34 in Fig. 3b strukturiert ist. Die Befestigungselemente 53 weisen jeweils eine Biegung und eine Aufweitung auf. Insbesondere die Aufweitung kann durch ein IHU-Verfahren hergestellt sein, beispielsweise in analoger Weise wie bei dem IHU-Schritt in dem Verfahren nach Fig. 1a-d und Fig. 2a-c, wobei in diesem Fall keine Einbuchtungen vorhanden sind. Das Element 51, aufweisend die Teile 53 und 54, können aus einem gemeinsamen Vorprodukt hergestellt sein. Alternativ können die Befestigungselemente 53 später an den Elementen 54 angebracht werden, beispielsweise durch Verschweißen.
  • Fig. 6 zeigt ein zusammengesetztes Formwerkzeug 60 für ein IHU-Verfahren zur Formung eines Rohr-Vorprodukts oder Rohr-Zwischenprodukts. Das Formwerkzeug 60 weist vier Module 61, 62, 63, 64, 65 auf, aus denen eine Rohraußenform zusammengesetzt ist. Die Rohraußenform ist aus Fig. 7 ersichtlich.
  • Das Modul 61 ist aus zwei Halbmodulen 61 a, 61 b zusammengesetzt. In analoger Weise sind die Module 62-65 jeweils aus Halbmodulen zusammengesetzt. Die Fig. 7 zeigt eine Ansicht, in der von jedem Modul ein Halbmodul abgenommen wurde, sodass die Rohraußenform 67, genauer gesagt ein Teil der Rohraußenform, sichtbar ist. Die Rohraußenform 67 bildet ein Rohr-Zwischenprodukt ab, das analog geformt ist, wie das Rohr-Zwischenprodukt 30 aus Fig. 3a, wobei bei der Außenform 67 nur eine Aufweitung gezeigt ist. Die Rohraußenform 67 weist einen ersten Bereich 68 auf, der einen ersten Rohrabschnitt abbildet, beispielsweise einen Rohrabschnitt analog zu dem ersten Rohrabschnitt 31 aus Fig. 3a. Ferner weist die Rohraußenform 67 einen zweiten Bereich 69 mit einen größeren Durchmesser als in dem ersten Bereich 68 auf. Der Formbereich 69 bildet einen zweiten Rohrabschnitt ab, beispielsweise einen Abschnitt analog zu einem der Abschnitte 32 in Fig. 3a. In diesem Beispiel ist das Formwerkzeug 60 in dem zweiten Bereich 69 aus drei Modulen 62, 63, 64 zusammengesetzt, wobei in Fig. 6 die vollständigen Module gezeigt sind und in Fig. 7 nur die in dieser Darstellung unteren Halbmodule. Zur Verlängerung des Formbereichs 69 könnten weitere Module, die einen Formteilbereich mit entsprechendem Durchmesser aufweisen, eingesetzt werden, beispielsweise ein Modul analog zum Modul 62 oder ein Modul analog zum Modul 63. In umgekehrter Weise können zur Verkürzung des Formbereichs 69 ein oder mehrere Module entnommen werden, beispielsweise das Modul 63. Von den ersten Formbereichen 68 ist jeweils nur ein Teil in der Fig. 7 gezeigt. Weitere passende Module mit einem Rohraußenformabschnitt mit passendem Durchmesser können an die in Fig. 6 und 7 dargestellte Form rechts und/oder links angefügt werden, um einen oder beide der ersten Formbereiche 68 zu verlängern.
  • Die Module 61 und 65 weisen weiterhin jeweils einen Formbereich 70 zur Formung eines Übergangsbereichs auf, analog beispielsweise zu einem Übergangsbereich 33 in Fig. 3a.
  • Das zusammengesetzte Formwerkzeug 60 weist zwei endständige Öffnungen 71 und 72 auf, durch welche zum Zweck des Hydroformens Flüssigkeit in das Innere eines in das Formwerkzeug eingelegten Rohr-Vorprodukts eingeleitet werden kann und durch welche ein Druck auf die Flüssigkeit aufgebracht werden kann. Eine entsprechende Vorgehensweise ist in Fig. 2, obere Abbildung, gezeigt. Die Öffnungen sind an entgegengesetzten Enden des Formwerkzeugs 60 angeordnet, wobei es sich hier um entgegengesetzten Enden in Längsrichtung L handelt. In diesem Beispiel sind die Öffnungen an entgegengesetzten Stirnseiten 83, 84 angeordnet.
  • In Fig. 7 sind ferner Verbindungsmittel 73, 74 gezeigt. Beispielhaft mit Referenzzeichen versehen sind lediglich Verbindungsmittel auf einer Seite der Halbmodule 61 b, 62b, 63b, 64b und 65b. Gleichartige Verbindungselemente sind auf der gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Halbmoduls angeordnet. Jedes der Verbindungsmittel 73 wirkt mit einem Verbindungsmittel 74 zusammen, wobei die Verbindungsmittel 73 und 74 jeweils an verschiedenen Modulen angeordnet sind. Die Verbindungsmittel 73 und 74 weisen Nuten auf, die beim Zusammensetzen der Module zur Deckung gebracht werden, sodass eine verlängerte Nut oder ein verlängertes an einer Seite offenes Langloch entsteht. In die Nut kann ein Zugmittel eingesetzt werden, beispielsweise eine Schraube/Mutter-Kombination, wobei der Schraubkopf an dem Verbindungsmittel 73 anliegt und die Mutter an dem Verbindungsmittel 74 (oder umgekehrt) und wobei durch Anziehen der Mutter zwei Halbmodule aneinander gepresst werden. Auf dieser Art und Weise können alle Halbmodule 61 b bis 65b aneinander befestigt werden und man erhält eine Halbform wie in Fig. 7 gezeigt. In analoger Weise können die Halbmodule 61 a bis 65a, gezeigt in Fig. 6, zu einer zweiten Halbform aneinander befestigt werden und beide Halbformen können anschließend zu einer Vollform 60 zusammengesetzt werden, die in Fig. 6 gezeigt ist. Die beiden Halbformen können entweder durch weitere, nicht dargestellte Verbindungsmittel miteinander verbunden werden. Die beiden Halbformen können auch durch einen von außen ausgeübten Anpressdruck aneinandergepresst werden. Beispielsweise können beide Halbformen in eine Presse eingelegt werden.
  • Fig. 8 zeigt in detaillierter Darstellung Positionierungsmittel 80 in Form von Stiften. Alle Halbmodule 61 a bis 65a und 61 b bis 65b weisen innenliegende Durchgangslöcher auf, die am Beispiel der Halbmodule 61 b bis 65b mit den Bezugszeichen 81 a bis 81 e und 82a bis 82e bezeichnet sind und in Fig. 8 in einer Querschnittsansicht dargestellt sind. Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die Halbmodule 61 b bis 65b auf Höhe der Durchgangslöcher 81 bzw. 82. In das Ende eines beliebigen Durchgangslochs kann ein Stift 80 eingesteckt werden, sodass er aus dem Ende des Durchgangslochs noch herausragt. Anschließend kann der Stift in das Ende eines Durchgangslochs eines anderen Moduls eingesteckt werden, sodass die Module wie in Fig. 8 gezeigt zueinander ausgerichtet werden. Jegliche andere Art von Positionierungsmitteln, wie Steckverbindungen, Anschläge etc. sind denkbar.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Ausstattungselements (1; 34; 40, 50, 51) für ein Schienenfahrzeug, wobei das rohrförmige Ausstattungselement zumindest einen ersten Rohrabschnitt (4; 31; 41) mit einer ersten Wanddicke und zumindest einen zweiten Rohrabschnitt (5; 32; 42) mit einer zweiten Wanddicke aufweist, wobei die zweite Wanddicke geringer ist als die erste Wanddicke, und das rohrförmige Ausstattungselement einen konstanten oder im Wesentlich konstanten Außendurchmesser (A) aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
    a) Umformen (U; IHU) eines Rohr-Vorprodukts (2) mit konstanter oder im Wesentlichen konstanter Wanddicke zu einem Rohr-Zwischenprodukt (3; 30), wobei
    in dem Rohr-Zwischenprodukt (3; 30) in dem zweiten Rohrabschnitt (5; 32; 42) die Wanddicke relativ zur Wanddicke in dem ersten Rohrabschnitt (4; 31; 41) verringert wird und
    in dem zweiten Rohrabschnitt (5; 32; 42) der Außendurchmesser (A'; A") des Rohr-Vorprodukts relativ zu dem Außendurchmesser in dem ersten Rohrabschnitt (4; 31; 41) geändert wird,
    b) Umformen (IHU; U) des Rohr-Zwischenprodukts (3; 30), sodass ein konstanter oder im Wesentlichen konstanter Außendurchmesser (A) erhalten wird, wobei in dem zweiten Rohrabschnitt (5; 32; 42) die Wanddicke relativ zur Wanddicke in dem ersten Rohrabschnitt (4; 31; 41) verringert bleibt,
    wobei mindestens einer der Umformschritte mit Innenhochdruckumformen (IHU) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend
    - Bildung eines Übergangsbereichs (11; 33) zwischen dem ersten Rohrabschnitt (4; 31) und dem zweiten Rohrabschnitt (5; 32), in dem die Wanddicke von der ersten Wanddicke zu der zweiten Wanddicke abfällt, wobei der Übergangsbereich (11; 33) in Längsrichtung (L) des rohrförmigen Ausstattungselements eine Länge von kleiner oder gleich 20 mm aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Unterschied zwischen der ersten Wanddicke und der zweiten Wanddicke von größer als 1 mm erhalten wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei
    - in Schritt a) in dem zweiten Rohrabschnitt (5) der Außendurchmesser relativ zu dem Außendurchmesser in dem ersten Rohrabschnitt (4) verkleinert wird, und
    - in Schritt b) das Umformen mit Innenhochdruckumformen erfolgt, wobei in dem zweiten Rohrabschnitt (5) der Außendurchmesser vergrößert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei
    - in Schritt a) das Umformen mit Innenhochdruckumformen erfolgt, wobei in dem zweiten Rohrabschnitt (32) der Außendurchmesser relativ zu dem Außendurchmesser in dem ersten Rohrabschnitt (31) vergrößert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend
    - bei dem Umformen in Schritt a) das Bilden eines dritten Rohrabschnitts (6) in einem Endabschnitt des rohrförmigen Ausstattungselements, wobei der dritte Rohrabschnitt in Richtung des Endes (7) des rohrförmigen Ausstattungselements eine ansteigende Wanddicke aufweist,
    - Aufweiten (AU) zumindest eines Teils des dritten Rohrabschnitts (6) oder des ganzen dritten Rohrabschnitts (6) in Richtung des Endes (7) des rohrförmigen Ausstattungselements, wobei nach dem Aufweiten (AU) die Wanddicke des dritten Rohrabschnitts (6) konstant oder im Wesentlichen konstant ist und wobei in dem dritten Rohrabschnitt (6) von dem ansonsten konstanten oder im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser (A) des rohrförmigen Ausstattungselements abgewichen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend,
    - Innenhochdruckumformen des dritten Rohrabschnitts (6) wobei in dem dritten Rohrschnitt Ausbuchtungen (12) und/oder Einbuchtungen (13) geformt werden und die Wanddicke des dritten Rohrabschnitts (10) nach dem Innenhochdruckumformen konstant oder im Wesentlichen konstant ist.
  8. Rohrförmiges Ausstattungselement (1) für ein Schienenfahrzeug, aufweisend
    - einen konstanten oder im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser (A),
    - zumindest einen ersten Rohrabschnitt (4) mit einer ersten Wanddicke und zumindest einen zweiten Rohrabschnitt (5) mit einer zweiten Wanddicke, wobei die zweite Wanddicke geringer ist als die erste Wanddicke,
    - einen Übergangsbereich (11) zwischen dem ersten Rohrabschnitt (4) und dem zweiten Rohrabschnitt (5), in dem die Wanddicke von der ersten Wanddicke zu der zweiten Wanddicke abfällt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Übergangsbereich (11) in Längsrichtung des rohrförmigen Ausstattungselements (1) eine Länge von kleiner oder gleich 20 mm aufweist.
  9. Rohrförmiges Ausstattungselement nach Anspruch 8, wobei der Unterschied zwischen der ersten Wanddicke und der zweiten Wanddicke größer als 1 mm ist.
  10. Formwerkzeug (60) zur Formung eines Rohr-Vorprodukts oder Rohr-Zwischenprodukts durch Innenhochdruckumformen, aufweisend
    - zumindest zwei Module (61, 62, 63, 64, 65), aus denen eine Rohraußenform (67) zusammengesetzt oder zusammensetzbar ist, wobei die Module (61, 62, 63, 64, 65) in zusammengesetztem Zustand in Längsrichtung (L) der Rohraußenform aneinander anschließen.
  11. Formwerkzeug (60) nach Anspruch 10, wobei die Rohraußenform (67) aufweist:
    - zumindest einen ersten Formbereich (68) mit einem ersten Durchmesser, der einen ersten Rohrabschnitt abbildet,
    - zumindest einen zweiten Formbereich (69) mit einem zweiten Durchmesser, der einen zweiten Rohrabschnitt abbildet, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser,
    wobei das Formwerkzeug (60) in dem ersten Formbereich (68) und/oder im dem zweiten Formbereich (69) aus den zumindest zwei Modulen (61, 62, 63, 64, 65) zusammengesetzt ist oder zusammensetzbar ist,
    sodass die Länge des ersten Formbereichs (68) und/oder die Länge des zweiten Formbereichs (69) variabel einstellbar ist.
  12. Formwerkzeug (60) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die zumindest zwei Module Verbindungsmittel (73, 74) aufweisen, mit denen die Module verbindbar sind.
  13. Formwerkzeug (60) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, aufweisend zwei endständige Öffnungen (71, 72).
  14. Verwendung eines Formwerkzeuges nach einem der Ansprüche 10 bis 13 zur Formung eines Rohres durch Innenhochdruckumformen.
  15. Schienenfahrzeug, aufweisend ein Rohrförmiges Ausstattungselement (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9 oder ein Rohrförmiges Ausstattungselement, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7 erhältlich ist.
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