JP3765880B2 - 内高圧・変形法によって二重壁の貫通部を有する構成部材を製造する方法並びに装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変形型に挿入された金属製の管区分から内高圧・変形法に基づいて、二重壁の貫通部、特に円筒形の支承アイを有する構成部材を製造する方法並びに装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内高圧・変形法（Innenhochdruck-Umformverfahren）、有利には管状の工作物の内高圧・変形法は、先行技術において公知であり、関係文献に記載されている（ＤＥ−Ｚ（ドイツ連邦共和国の定期刊行物）「Werkstattechnik 79（1989）」、VDI-Fortschrittsberichte, Reihe 2, Nr. 142, VDI-Verlag 1987）。有利には製造のために種々様々に成形された中空体が使用される。公知のように内高圧・変形法では、例えば鋼又は銅製の管区分が、不動の内部母型を有しておらずかつ変形ラムと内高圧源とを備えている、複数部分から成る内高圧・変形型に挿入される。変形ラムによって管区分の両端部を閉鎖した後で、管区分は適当な圧力媒体によって高い内圧を負荷され、同時に管壁に対して（変形ラムによる）軸方向圧を負荷することによって変形させられる。軸方向圧と内圧とによって、管区分は、中空体の最終形状を有する変形型の内輪郭もしくは内壁に接触する。内高圧・変形時に材料は、塑性状態にもたらされ、この塑性状態は全変形工程中に、材料硬化及び場合によっては生じる型力の考慮下で維持される。
【０００３】
支持能力を備えた構造エレメントとして使用され、かつ他の構成部材と結合されたり、他の構成部材に枢着される構成部材、例えば車両構造において使用される横方向リンク（Querlenker）又は、衝撃緩衝体を介して前輪が固定されるダブルウィッシュボーン前車軸（Doppelquerlenker-Vorderachsen）のような構成部材を、内高圧・変形によって製造することが有利であることは判明している。これらの構成部材は、ほぼ方形の横断面を有しており、枢着ポイントもしくは固定ポイントを形成するために、中空体の互いに向かい合っている２つの壁は、打ち抜かれ、つまり二重壁の貫通部が形成され、次いでこの貫通部には鋼ブシュ又はプラスチックブシュが挿入されて、例えば中空体と溶接されねばならない。したがって、支承アイもしくは貫通部にブシュを備えたこのような構成部材を製造するためには、種々の作業工程が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法並びに装置を改良して、少なくとも１つの二重壁の貫通部を有する構成部材を、比較的安価に製造することができる方法及び装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の方法では、変形型に挿入された金属製の管区分から内高圧・変形法に基づいて、二重壁の貫通部、特に円筒形の支承アイを有する構成部材を製造する方法において、管区分にドーム状の分岐部を製造し、ドームキャップを、変形中に形成されるドームを支持する第１の対応ホルダによって、ドームに対向して位置する側で構成部材を支持する第２の対応ホルダに向かって、内方に折り返し、この折返し動作を、ドームキャップと、構成部材の、第２の対応ホルダによって支持された面とが二重金属薄板層を形成するまで、続け、このようにして形成された二重金属薄板層を切離し工具に供給するようにした。
【０００６】
【発明の効果】
本発明では、内高圧・変形において自体公知の、単数又は複数のドーム状の分岐部を形成する方法を、中空体・成形品における完成した支承アイの製造のために利用することによって、後処理を省くことが可能になった。なぜならば本発明では、中空体・成形品の互いに向かい合っている壁部分の貫通部に、別体のブシュを挿入することは、もはや不要だからである。つまり従来必要であったブシュは、ドームキャップを起点として内方に向かってドーム状の分岐部を折り返すことによって、自動的に生ぜしめられる。もちろんこの場合、ドーム状の分岐部の高さは次のように、すなわち、折返し後にドームキャップが中空体・成形品の対向して位置している壁に接触し、そこで二重金属薄板層を形成するように、設計されている。折返し幅、つまり、ドーム状の分岐部の外壁から対応ホルダに達するまでのもしくは折返しによって得られるブシュの外壁に達するまでの計算された寸法は、ドームの壁厚の５倍以上である。
【０００７】
ドームキャップと、対向して位置している第２の対応ホルダによって支持された中空体・成形品の面とが、二重金属薄板層を占めるやいなや、本発明の有利な提案によれば、ドームキャップは、折返しを生ぜしめる第１の対応ホルダによって、切り欠かれるようになっており、このことは、次いで行われる２つの円形金属薄板（ドームキャップ及び支持された中空体・成形品面）の打抜きを助成する。打抜きのためには、両方の対応ホルダが折返し方向に運動させられる。
【０００８】
本発明の別の有利な方法では、折返し工程中に位置固定の第２の対応ホルダに向かって行われる、ドームキャップの折返しを、構成部材における内圧を幾分上回る対応ホルダ力で行うようにした。このようにすると、折返し動作の開始と共に、材料の流れ中に場合によっては生じる不都合なドームキャップへの切り込みを回避することができる。そしてドームキャップへの切り込みは、ドームキャップが中空体・成形品の支持された面に接触した時に初めて、行われることになる。
【０００９】
本発明による方法の別の構成では、打抜きの代わりに、二重金属薄板を、例えばフライス又はドリルのような切離し工具を用いて除去するようになっている。これらの切離し工具には、有利には緊定装置が配属されており、この緊定装置には、変形された管区分が二重金属薄板の形成後及び変形型からの取出し後に供給される。
【００１０】
本発明による方法の別の有利な構成では、円形金属薄板を打ち抜くために、両方の対応ホルダを一緒に、折返し工程時における第１の対応ホルダの送り速度に対して加速された打抜き速度で運動させるようにした。このように加速された速度によって、切欠きに沿ったドームキャップ・円形金属薄板の切離しと、中空体・成形品のその下に位置している円形金属薄板の打抜きとが助成される。
【００１１】
本発明による方法を実施するための有利な装置では、ドーム状の分岐部を支持する第１の対応ホルダが、端面側にカッティングエッジを備えて構成されており、該カッティングエッジが、有利には、ホルダシャンクに対して小さな直径を有する対応ホルダヘッドに位置している。ドーム状の分岐部を支持する第１の対応ホルダのホルダシャンクが、見当合わせされて型部分の対応する切欠きに進入するのに対して、それに対して小さな対応ホルダヘッドと型切欠きの内壁との間における間隔は、ドームキャップもしくはドーム状の分岐部の折返し時における折返し幅を規定する。
【００１２】
円形金属薄板の打抜きに関連して有利な本発明の別の構成では、対応ホルダヘッドが、カッティングエッジ段に後置された口径決定段を備えている。この口径決定段は、円形金属薄板の切欠き及び打抜き後に、口径決定開始及び口径決定終了を決定し、この口径決定終了はつまり、口径決定段からホルダシャンクへの移行部における肩部が、折返し半径の上方に向かって突出した隆起部を、貫通部もしくは支承アイの範囲における中空室状の壁成形部の最終寸法に押し下げた場合に、与えられる。ドーム状の分岐部の下方に向かって折り返された壁は、中空体・成形部によって規定された外壁を密に閉鎖する。
【００１３】
本発明の別の構成では、第２の対応ホルダの直径が、第１の対応ホルダの対応ホルダヘッドのカッティングエッジ段よりも、ドーム状の分岐部の壁の厚さの２倍を幾分上回るだけ大きい。このように互いの寸法が合わせられていると、一方では構成されたドーム状の分岐部の折返し動作が保証され、かつ他方では、切欠き動作、次いで行われる打抜き動作、及び貫通部もしくは支承アイの範囲における中空室状の壁成形部の口径決定動作が保証される。
【００１４】
本発明による横方向リンクでは、支承アイの壁が材料均一に内高圧・変形法によって少なくとも１つの横方向リンク壁に一体成形されている。すなわち、支承アイは、別体のブシュを挿入する必要なしに、横方向リンクの壁材料から準備されることによって、構成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に図面につき本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図示の実施例では、生ぜしめられた二重金属薄板層の円形金属薄板を打ち抜くことによって、横方向リンクにおける支承アイを製造する方法が例示されている。
【００１７】
図１には、内高圧・変形法に基づいて図示されていない変形機械の変形型４の型部分１，２，３において、これらの型部分１〜３の間に挿入された管区分から製造される、図示の実施例ではＴ字形の中空体・成形品５が示されている。拡大据込み動作（Aufweitstauchen）中に一方では管区分の開放した端部を閉鎖し、かつ他方では膨出させられるドーム状の分岐部６のための材料を押圧補充する変形ラムは、図示されておらず、単に変形ラムによって加えられる軸方向力Ｆａだけが示されている。つまりこの場合、互いに向かって作動する変形ラムのうちの少なくとも一方を介して、圧力媒体が中空体内部７に導入される。このようにして生じる内圧Ｐｉ（符号の付けられていない圧力矢印も参照）の作用下で、２つの型部分２，３の間にはドーム状の分岐部６が構成される。すなわち分岐部６の膨出（Aufhalsen）は、上方に向かっては対応ホルダ８によって制限され、この対応ホルダ８は、型部分２，３の間に係合して、ドームもしくは分岐部６を支持するようにドームキャップ９に接触する。
【００１８】
分岐部６を支持する第１の対応ホルダ８は、図３のａ〜ｃから詳しく分かるように、前方のカッティングエッジ段１０と、このカッティングエッジ段１０に後置された口径決定段１１とから成る段付けされた対応ホルダヘッド１２を有している。この対応ホルダヘッド１０は、ホルダシャンク１３に対して小さな直径を有しており、かつ同様にもう一度異なって寸法設定されている。つまり対応ホルダヘッド１２は、場合によっては単にカッティングエッジ段１０に対して幾分突出している付加部として構成されているに過ぎないカッティングエッジ１４を備えており、このカッティングエッジ１４を有するカッティングエッジ段１０は、口径決定段１１よりも小さな直径を有している。第１の対応ホルダ８には、型部分１内に配置された第２の対応ホルダ１５が対向して位置している。そしてこの第２の対応ホルダ１５の直径は、第１の対応ホルダ８の対応ホルダヘッド１２の直径よりも大きい。
【００１９】
図３のａ〜ｃには、貫通部もしくは支承アイ１６を有する中空体・成形品、例えば車両に取り付けるための図２に示された横方向リンクを製造するための個々の運転段階が示されている。変形型に挿入された中空体・扁平成形体１０５から、内圧Ｐｉ下における拡大によってドーム状の分岐部６が構成され、この分岐部６の上方に向かっての湾曲は、対応ホルダ８によって制限され（図３のａの左半部参照）、この対応ホルダ８には、拡大湾曲した分岐部６のドームキャップ９が接触する。適宜な調節駆動装置に接続された対応ホルダ８を力Ｆ_Stuelpで負荷することによって（図３のａの右半部における矢印参照）、内方に向かってのドームキャップ９の折返しが導入される。折返し幅１８は図３のａの右半部に示されているように、少なくとも中空体・扁平成形体１０５の５倍の壁厚さに相当する。内圧Ｐｉは、Ｆ_Stuelpによって生ぜしめられる対応ホルダ８の力をわずかに下回っており、この結果カッティングエッジ１４は折返し中においてドームキャップ９に切り込んだり、ドームキャップ９を切り欠いたりしない。
【００２０】
折返し動作の継続中に、ドームキャップ９は、該折返し動作中には不動の対応ホルダ１５によって支持されている中空体面１９に向かって益々接近させられ（図３のｂ参照）、この接近は、ドームキャップ９が中空体面１９に接触し、そこで該中空体面と二重金属薄板層２０を形成する（図３のｂの右半部参照）まで、続く。二重金属薄板層２０が１つの継続動作において打ち抜かれるのではなく、本発明とは異なり穿孔又はフライス加工によって除去もしくは切り離される場合には、ここまで変形された構成部材を変形型から取り出して、別体の切離し工具に供給することができる。
【００２１】
二重金属薄板層２０の打抜き時には、図３のｂに示されたポジションにおいてカッティングエッジ１４が、第１の対応ホルダ８と不動の第２の対応ホルダ１５との間においてクランプされたドームキャップ９を切り欠く。この切欠き工程が行われるやいなや、両方の対応ホルダ８，１５は折返し方向において一緒に、加速された速度Ｖ_Stanzで駆動され、この際にドームキャップは切欠き部に沿って円形金属薄板２１として切り取られ、第２の対応ホルダ１５によって支持された中空体面は、円形金属薄板２２として打ち抜かれる（図３のｃの左半部参照）。
【００２２】
カッティングエッジ段１０から口径決定段１１への移行範囲に配置された、対応ホルダヘッド１２の口径決定隆起部２３が、内方に向かって折り返されたドーム状の分岐部６の壁に接触するやいなや（図３のｃの左半部）、完成した支承アイ１６への打ち抜かれた貫通部の口径決定工程が開始され（図３のｃの右半部）、この口径決定工程は、対応ホルダの運動中に継続的に行われる。打ち抜かれたドームキャップ９もしくは円形金属薄板２１の切り離し箇所において内方に向かって突出する、ドーム状の分岐部６の壁２４の端部２５（壁突出部）は、この際い適正に方向付けられて、図３のｃの右半部に示されているように、中空体・扁平成形体１０５の底部の打抜き部の端縁に押し付けられる。図３のｃの右半部に示されているように、ホルダシャンク１３の、口径決定段１１に対して半径方向で突出している肩部２６が、図３のｃの右半部に示されたポジション（このポジションにおいて肩部２６は折返しによって得られた中空室状の壁成形部に完全に接触している）に達すると、折返し工程が終了して支承アイ１６は完全に成形される。これによって、後加工の不要なブシュ状に取り囲まれた貫通部もしくは支承アイを有する、直ぐに取付け可能な中空体・扁平成形体（図２参照）が完成し、この中空体・扁平成形体は、車両に取り付けるための横方向リンクとして適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】内高圧・変形機械の変形型を示す縦断面図である。
【図２】内高圧・変形によって成形されていて複数の貫通部もしくは支承アイを備えた中空体・成形品（横方向リンク）を示す図である。
【図３】図２に示されたような中空体・成形品において貫通部もしくは支承アイを形成する際における異なった３つの作業段階を示すものであって、ａは形成されたドーム状の分岐部の折返し動作の開始段階を示す図、ｂは折返し動作の終了とドームキャップの切欠き動作の開始段階を示す図、ｃは円形金属薄板の打抜き動作及び貫通部もしくは支承アイの口径決定動作の段階を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３ 型部分、 ４ 変形型、 ５ 中空体・成形品、 ６ 分岐部、８ 第１の対応ホルダ、 ９ ドームキャップ、 １０ カッティングエッジ段、 １１ 口径決定段、 １２ 対応ホルダヘッド、 １３ ホルダシャンク、 １４ カッティングエッジ、 １５ 第２の対応ホルダ、 １６ 支承アイ、 １８ 折返し幅、 １９ 中空体面、 ２０ 二重金属薄板層、 ２１，２２ 円形金属薄板、 ２３ 口径決定隆起部、 ２６ 肩部、 １０５ 中空体・扁平成形品

Claims (11)

1. 変形型（４）に挿入された金属製の管区分（５；１０５）から内高圧・変形法に基づいて、二重壁の貫通部、特に円筒形の支承アイ（１６）を有する構成部材を製造する方法であって、管区分にドーム状の分岐部を製造し、ドームキャップ（９）を、変形中に形成されるドームを支持する第１の対応ホルダ（８）によって、ドームとは反対の側で構成部材を支持する第２の対応ホルダ（１５）に向かって、内方に折り返し、この折返し動作を、ドームキャップ（９）と、構成部材（５；１０５）の、第２の対応ホルダ（１５）によって支持された面（１９）とが二重金属薄板層（２０）を形成するまで、続け、このようにして形成された二重金属薄板層（２０）から貫通部（１６）切り離すことを特徴とする、内高圧・変形法によって二重壁の貫通部を有する構成部材を製造する方法。
2. ドームキャップ（９）を第１の対応ホルダ（８）によって切り欠き、両方の対応ホルダ（８，１５）を切離し工具として、折返し方向に運動させ、二重金属薄板層（２０）から円形金属薄板（２１，２２）を打ち抜く、請求項１記載の方法。
3. 折返し工程中に位置固定の第２の対応ホルダ（１５）に向かって行われる、ドームキャップ（９）の折返しを、構成部材（５；１０５）における内圧（Ｐｉ）を幾分上回る対応ホルダ力で行う、請求項１又は２記載の方法。
4. 円形金属薄板（２１，２２）を打ち抜くために、両方の対応ホルダ（８，１５）を一緒に、折返し工程時における第１の対応ホルダの送り速度に対して加速された打抜き速度（Ｖ_Staz）で運動させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
5. 二重金属薄板層（２０）をその形成時に、管区分の輪郭から外に運動させ、次いで外方に向かって突出した二重金属薄板層を、切離し工具として使用されるフライスを用いて除去する、請求項１又は３記載の方法。
6. 切離し工具として、支承アイ軸線に対して同軸的に運動可能なドリルを使用する、請求項１又は３記載の方法。
7. 変形された管区分を二重金属薄板層の形成後に変形型から取り出し、切離し工具に所属の緊定装置に供給する、請求項5又は6記載の方法。
8. 変形型（４）に挿入された金属製の管区分（５；１０５）から内高圧・変形法に基づいて、二重壁の貫通部、特に円筒形の支承アイ（１６）を有する構成部材を製造する装置であって、互い対向して位置している２つのラム状の工具（８ , １５）が設けられている形式のものにおいて、製造されるドーム状の分岐部（６）のドームキャップ（９）を支持する第１の対応ホルダ（８）が、端面側にカッティングエッジ（１４）を備えて構成されており、まず初めにドームキャップ（９）を、ドームとは反対の側で構成部材を支持している第２の対応ホルダ（１５）に向かって内方に折り返して二重金属薄板層（２０）を形成し、次いで該二重金属薄板層（２０）を打ち抜くことを特徴とする、内高圧・変形法によって二重壁の貫通部を有する構成部材を製造する装置。
9. ホルダシャンク（１３）に対して小さな直径を有する対応ホルダヘッド（１２）が、カッティングエッジ（１４）を有している、請求項８記載の装置。
10. 対応ホルダヘッド（１２）が、カッティングエッジ段（１０）に後置された口径決定段（１１）を備えている、請求項８又は９記載の装置。
11. 第２の対応ホルダ（１５）の直径が、第１の対応ホルダ（８）の対応ホルダヘッド（１２）のカッティングエッジ段（１０）よりも、ドーム状の分岐部（６）の壁の厚さ（Ｓ）の２倍を幾分上回るだけ大きい、請求項８から１０までのいずれか１項記載の装置。

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