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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR BENDING HOLLOW PROFILES WITH MINIMAL BENDING RADIUS HOLLOW PROFILE PRODUCED THEREBY AND USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/003674
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for bulge bending a hollow profile (6) made from metal, in particular from steel or a steel alloy, with two bending arms (2, 3) turning about a bending axis arranged on a bending plane (4) for holding the hollow profile (6), a method for bulge bending a hollow profile made from metal and a hollow profile (6) made from metal produced as above and the advantageous uses thereof. According to the invention, each bending arm (2, 3) holding the hollow profile (6) has at least one upper shell (7, 8) positionable on the outer bending region of the hollow profile, at least one lower shell (11, 12) positionable on the inner bending region of the hollow profile and at least one layered mandrel (9, 10) positionable within the hollow profile (6), by means of which the hollow profile can be supported during the turning of the bending arm, wherein the opposing upper shells (7, 8), layered mandrel (9, 10) and lower shells (11, 12) are separate from each other on the bending plane (4) of the bending arms (2,3) and the layered mandrels (9, 10) are axially layered and at least one upper shell pusher unit and a support unit (15) are layered axially and at least one mandrel pusher unit and a support unit (15) for axial support of the hollow profile (6) are provided.

Inventors:
FLEMIG THOMAS (DE)
GOEHLER KLAUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/056636
Publication Date:
January 10, 2008
Filing Date:
July 02, 2007
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP STEEL AG (DE)
FLEMIG THOMAS (DE)
GOEHLER KLAUS (DE)
International Classes:
B21D9/03; B21D9/07; B21D9/08
Foreign References:
US20040261490A12004-12-30
US20060053854A12006-03-16
US3017914A1962-01-23
US5483809A1996-01-16
US2882951A1959-04-21
Attorney, Agent or Firm:
COHAUSZ & FLORACK (Düsseldorf, DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R ü C H E

1. Vorrichtung zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einer Stahllegierung, mit zwei gegeneinander um eine in einer Knickebene angeordnete Knickachse abwinkelbare Knickschenkel zur Aufnahme des Hohlprofil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s auf jedem Knickschenkel (2,3) zur Aufnahme des Hohlprofils (6) jeweils mindestens eine am äußeren Knickbereich des Hohlprofils positionierbare Oberschale (7, 8), mindestens eine am inneren Knickbereich des Hohlprofils positionierbare Unterschale (11, 12) und mindestens ein im Inneren des Hohlprofils (6) positionierbarer Schichtdorn (9, 10) vorgesehen sind, durch welche das Hohlprofil während des Abwinkeins der Knickschenkel abgestützt werden kann, die gegenüberliegenden Oberschalen (7, 8), Schichtdornen (9, 10) und Unterschalen (11, 12) in der Knickebene (4) der Knickschenkel (2,3) jeweils voneinander getrennt sind, wobei die Schichtdorne

(9, 10) axial geschichtet sind, und zumindest eine Oberschalen-Schubeinheit, eine Schichtdorn- Schubeinheit sowie eine Stützeinheit (15) zur axialen Abstützung des Hohlprofils (6) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s axial geschichtete Unterschalen (11, 12) und eine Unterschalen-Schubeinheit vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Presse zur Abwinklung der Knickschenkel (2, 3) für das Hohlprofil (6) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die einzelnen Oberschalen (7, 8), Schichtdorne (9, 10) und/oder Unterschalen (11, 12) jeweils mindestens die doppelte Länge eines Querschnitts des Hohlprofils (6) aufweisen .

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dicke der Schichten (9a, 9b, 9c, 9d, 10a, 10b, 10c, 1Od) des Schichtdorns vom äußeren Knickbereich in Richtung des inneren Knickbereichs des Hohlprofils (6) geringer wird, wobei vorzugsweise die Schichtdicke von einem Drittel eines Querschnittes des Hohlprofils (6) bis zum 2,5-fachen der Wanddicke des Hohlprofils (6), besonders bevorzugt bis zum 2-fachen der Wanddicke des Hohlprofils (6) abnimmt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Wanddicke der einzelnen Schichten (9a, 9b, 9c, 9d, 10a, 10b, 10c, 1Od) des Schichtdorns sich vom inneren zum äußeren Knickbereich jeweils um den Faktor 1,5 bis 2 erhöht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Schichten (9a, 9b, 9c, 9d, 10a, 10b, 10c, 1Od) der Schichtdorne mit einem Schrägungswinkel angeschrägt sind, welcher dem 0,2 bis 0,5-fachen des maximalen

Biegewinkels entspricht, wobei die Stirnfläche der im Inneren des Hohlprofils am äußeren Knickbereich anliegenden Schichten (9a, 10a) mit der größten Dicke die Form der gewünschten äußeren Krümmung des Hohlprofils (6) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Schichten der Schichtdorne angerundet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Stirnflächen der Schichten (IIa, IIb, 12a, 12b) der Unterschalen mit einem Schrägungswinkel angeschrägt sind, welcher dem 0,5-fachen des maximalen Biegewinkels entspricht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Stirnflächen der Schichten der Unterschalen angerundet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Schichtdicke der Schichten (IIa, IIb, 12a, 12b) der Unterschalen mindestens das 2,5-fache der Wanddicke des Hohlprofils (6) betragen, wobei sich die Schichtdicke vorzugsweise um einen Faktor von 1,5 bis

2 von Schicht zu Schicht ändert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Verbundgelenk zwischen den Oberschalen (7, 8) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zur Abstützung des Hohlprofils einseitig Festanschläge vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das auf den Knickschenkeln (2, 3) angeordnete Hohlprofil (6) relativ zur Knickachse (5) parallel zur Knickebene (4) verschiebbar ist.

15. Verfahren zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einer Stahllegierung, bei welchem zwei die Schenkel des knickgebogenen Hohlprofils bildende Teilbereiche des Hohlprofils um eine in einer die Schenkel trennenden Knickebene angeordnete Knickachse abgewinkelt werden, insbesondere zur Durchführung mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Hohlprofil während des Abwinkeins durch mindestens zwei am äußeren Knickbereich des Hohlprofils anliegende Oberschalen, mindestens zwei am inneren Knickbereich anliegende Unterschalen und mindestens zwei im Inneren des Hohlprofils angeordnete Schichtdorne gestützt wird, wobei die Oberschalen, Unterschalen und Schichtdorne in der Knickebene von zwei gegeneinander abwinkelbaren Knickschenkeln getrennt sind, der Schichtdorn axial geschichtet ist, zumindest die innenliegenden Schichtdorne und die Oberschalen während des Abwinkeins gegeneinander verschoben werden und das Hohlprofil an beiden axialen Enden in axialer Richtung abgestützt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s axial geschichtete Unterschalen verwendet werden, welche während des Abwinkeins des Hohlprofils gegeneinander verschoben werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Schenkel des Hohlprofils durch eine Presse abgewinkelt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Oberschalen, die Schichtdorne und/oder die Unterschalen während des Abwinkeins der Schenkel des Hohlprofils so verschoben werden, dass die Stirnflächen der jeweilig gegenüberliegend angeordneten Oberschalen, Schichtdorne und/oder Unterschalen einen im Wesentlichen gleichbleibenden Abstand zur Knickebene aufweisen.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Hohlprofil mit einem Schenkel auf einen Schichtdorn aufgeschoben wird, so dass die Stirnfläche des Schichtdorns mit der gewünschten Knickebene abschließt, anschließend die Unterschalen und die Oberschalen an das Hohlprofil angelegt werden und der gegenüberliegende Schichtdorn im Hohlprofil positioniert wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s während des Abwinkeins die Oberschalen, die

Schichtdorne und die Unterschalen mit einem Druck axial zum Hohlprofil beaufschlagt werden.

21. Knickgebogenes Hohlprofil aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einer Stahllegierung, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 15 bis 20, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 14.

22. Verwendung des knickgebogenen Hohlprofils nach Anspruch 21 im Kraftfahrzeugbau oder im Rohrleitungsbau .

Description:

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BIEGEN VON HOHLPROFILEN MIT MINIMALEM BIEGERADIUS SOWIE DAURCH HERGESTELLTES HOHLPROFIL UND DESSEN VERWENDUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einer Stahllegierung, mit zwei gegeneinander um eine in einer Knickebene angeordnete Knickachse abwinkelbare Knickschenkel zur Aufnahme des Hohlprofils. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einer Stahllegierung, bei welchem zwei die Schenkel des knickgebogenen Hohlprofils bildende Teilbereiche des Hohlprofils um eine in eine die Schenkel trennenden Knickebene angeordnete Knickachse abgewinkelt werden sowie ein erfindungsgemäß hergestelltes Hohlprofil aus Metall und dessen vorteilhafte Verwendungen.

Hohlprofile mit minimalen Biegeradien werden häufig in der Automobilindustrie, insbesondere zur Herstellung der Rohkarosserie, sogenannter Space-Frame-Strukturen, benötigt. Zunehmend werden offene, verschweißte Profile durch dünnwandige Hohlprofile ersetzt. Diese Hohlprofile werden häufig aus längsnahtverschweißten Rohren hergestellt und weisen üblicherweise eine sehr geringe Wanddicke auf, so dass ein minimales Gewicht unter höchster Ausnutzung des Materials erreicht wird. Zur Realisierung von möglichst kleinen Biegeradien sind bisher mehrere unterschiedliche Verfahren bekannt. Beispielsweise wird beim Ziehbiegen ein Rohr von außen mit Hilfe einer Gleitschiene über einen Spannarm gegen eine Biegerolle gedrückt, so dass bei Drehung der Biegerolle und

Abwinkelung des Spannarms die gewünschte Rohrbiegung erreicht wird. Zur Vermeidung von Falten im gebogenen Rohr wird dieses über Biegedornen von Innen gestützt. Außen dienen sogenannte Faltenglätter dazu, eine Faltenbildung an den Außenflächen zu verhindern. Das Ziehbiegen erlaubt allerdings lediglich eine faltenfreie Biegung mit einem Biegeradius von größer gleich einem Drittel des Außendurchmessers des Rohres. Andernfalls kann es zur Faltenbildung aber auch zu einem Abriss des Außenbogens des Rohres oder Hohlprofils kommen. Das Scherbiegen umgeht diesen Nachteil dadurch, dass das Rohr in zwei sich gegenüber stehenden Gesenken mit gerundeten

Austrittsöffnungen aufgenommen wird. Durch Einleiten einer Relativbewegung der Gesenke senkrecht oder auch schräg zur Hohlprofillängsachse und einem gleichzeitigen kraftgestützten Nachschieben des Hohlprofils, wird dieses z-förmig auseinandergezogen. Zwar können hierdurch Innen- Biegeradien von kleiner als einem Drittel des Außendurchmessers erzeugt werden, allerdings wird immer ein z-förmig gebogenes Hohlprofil erzeugt, so dass der Materialverbrauch bei diesem Verfahren insbesondere dann zu groß ist, wenn kein z-förmiges Hohlprofil benötigt wird. Aus der US-Patentschrift US 3,017,914 ist darüber hinaus ein Verfahren zum Knickbiegen eines Rohres bekannt, bei welchem ein Rohr in ein knickbares Gesenk mit zwei Knickschenkeln eingelegt wird und von innen über einen aus drehbar miteinander verbundenen Gliedern bestehenden Innendorn abgestützt wird. Mit dem bekannten Verfahren können zwar sehr kleine innere Knickbereiche erzielt werden. Durch den kettenartig aufgebauten, innenliegenden Dorn kann aber nur der innere Knickbereich des Rohres ausreichend abgestützt werden. Dies gelingt nicht für den äußeren Knickbereich des Rohres, so dass es zu starken lokalen Dehnungen im äußeren Knickbereich kommen kann. Dies kann zu einer starken Wandausdünnung des Hohlprofils

an diesen Stellen führen. Mit dem bekannten Verfahren kann daher die Form des äußeren Knickbereichs des Hohlprofils nicht zufriedenstellend beeinflusst werden.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall zur Verfügung zu stellen, mit welcher bzw. mit welchem ein Hohlprofil mit variabel einstellbarem Biegewinkel mit sehr geringem inneren Knickbereich hergestellt und gleichzeitig eine zu große Ausdünnung der Wanddicke im äußeren Knickbereich vermieden werden kann. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein entsprechend hergestelltes Hohlprofil und vorteilhafte Verwendung für das Hohlprofil vorzuschlagen .

Die oben aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung durch eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall dadurch gelöst, dass auf einem Knickschenkel zur Aufnahme des Hohlprofils jeweils mindestens eine am äußeren Knickbereich des Hohlprofils positionierbare Oberschale, mindestens eine am inneren Knickbereich des Hohlprofils positionierbare Unterschale und mindestens ein im inneren des Hohlprofils positionierbarer Schichtdorn vorgesehen sind, durch welche das Hohlprofil während des Abwinkeins der Knickschenkel abgestützt werden kann, die gegenüberliegenden Oberschalen, Schichtdornen und Unterschalen in der Knickebene der Knickschenkel jeweils voneinander getrennt sind, wobei die Schichtdorne axial geschichtet sind, und zumindest eine Oberschalen- Schubeinheit, eine Schichtdorn-Schubeinheit sowie eine Stützeinheit zur axialen Abstützung des Hohlprofils vorgesehen sind.

Durch die erfindungsgemaße Anordnung von Oberschalen und Unterschalen an den äußeren und inneren Knickbereichen des Hohlprofils wird dieses wahrend des Abwinkeins der Knickschenkel ausreichend abgestutzt. Die im Inneren des Hohlprofils angeordneten, axial geschichteten Schichtdorne ermöglichen, dass diese über die Schichtdorn-Schubeinheit derart verschiebbar sind, dass im Bereich des äußeren Knickbereichs standig eine ausreichende Abstutzung des Hohlprofils von innen her erfolgt. Hierdurch können Beulen und Falten im äußeren Knickbereich des Hohlprofils vermieden werden. Darüber hinaus wird durch das Anliegen der Schichtdorne am äußeren Knickbereich des Hohlprofils eine kontrollierte Formgebung des äußeren Knickbereichs des Hohlprofils erzielt. Unkontrollierte Ausdünnungen der Wanddicke des Hohlprofils werden dadurch verhindert, dass der Stauchanteil hinreichend groß gewählt werden kann. Das fuhrt zu einer Reduzierung der Ausdünnung im äußeren Knickbereich. über die Oberschalen-Schubeinheit, die Schichtdorn-Schubeinheit werden die Oberschalen und Schichtdornen wahrend des Abwinkeins gegeneinander verschoben, so dass insbesondere der äußere Knickbereich des Hohlprofils standig von außen und von innen abgestutzt ist. Dies gilt auch für den inneren Knickbereich, welcher gleichzeitig durch die inneren Schichtdorne und die Unterschalen abgestutzt wird. Die Stutzeinheit zur axialen Abstutzung des Hohlprofils gewahrleistet dabei zusatzlich, dass das Hohlprofil keine unkontrollierten axialen Verformungen durchfuhrt.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemaßen Vorrichtung kann der innere Knickbereich des Hohlprofils dadurch verbessert abgestutzt werden, dass axial geschichtete Unterschalen und eine Unterschalen- Schubeinheit vorgesehen sind. Die Unterschalen-

Schubeinheit verändert die Lage der einzelnen Schichten der Unterschalen, so dass während des Abwinkeins keine Leerstellen am inneren Knickbereich des Hohlprofils entstehen .

Aufgrund der relativ großen Kräfte zur Abwinklung der Schenkel gegeneinander ist gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Presse zur Abwinklung der Knickschenkel für das Hohlprofil vorgesehen. Beispielsweise können die Presskräfte durch Druckstücke auf die abwinkelbaren Knickschenkel der Vorrichtung umgeleitet werden, so dass ein relativ einfacher Aufbau der Vorrichtung gewährleistet werden kann.

Weisen die einzelnen Oberschalen, Schichtdorne und/oder Unterschalen jeweils mindestens die doppelte Länge eines Querschnitts des Hohlprofils auf, kann ein Ausknicken des Hohlprofils prozesssicher vermieden werden.

Gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Knickbiegen eines Hohlprofils wird die Abstützung des Hohlprofils im Inneren des Hohlprofils durch die Schichtdorne dadurch verbessert, dass die Dicke der Schichten des Schichtdorns vom äußeren Knickbereich in Richtung des inneren Knickbereichs des Hohlprofils geringer wird, wobei vorzugsweise die Schichtdicke von einem Drittel eines Querschnittes des Hohlprofils bis zum 2,5-fachen der Wanddicke des Hohlprofils, besonders bevorzugt bis zum 2-fachen der Wanddicke des Hohlprofils, abnimmt.

Erhöht sich die Wanddicke der einzelnen Schichten des Schichtdorns vom inneren zum äußeren Knickbereich jeweils um den Faktor 1,5 bis 2, kann die Komplexität der innen

angeordneten Schichtdorne und damit die Anzahl der Schichten des Schichtdorns begrenzt werden, ohne die Funktionalität des Schichtdornes einzuschränken.

Vorzugsweise sind, gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Schichten der Schichtdorne mit einem Schrägungswinkel angeschrägt, welcher dem 0,2 bis 0,5-fachen des Biegewinkels entspricht, wobei die Stirnfläche der im Inneren des Hohlprofils am äußeren Knickbereich anliegenden Schichten mit der größten Dicke die Form der gewünschten äußeren Krümmung des Hohlprofils aufweist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die einzelnen Schichten der Schichtdorne mit ihren in der Knickebene angeordneten axialen Enden während des Abwinkeins der Knickschenkel im Bereich der Knickebene verbleiben können ohne sich gegenseitig in ihrer Position zu beeinflussen. Die in der Knickebene gegenüberliegend angeordneten Enden der einzelnen Schichten der Schichtdorne können beweglich über eine Stange mit der Schichtdorn-Schubeinheit verbunden sein, so dass während des Abwinkeins die Position der Schichtdorne auf einfache Weise ständig korrigiert werden kann. Alternativ können die Schichten der Schichtdorne angerundet sein.

Ferner sind vorzugsweise die Stirnflächen der Schichten der Unterschalen mit einem Schrägungswinkel angeschrägt, welcher dem 0,5-fachen des maximalen Biegewinkels entspricht. Durch diese Maßnahme wird eine gegenseitige Störung oder Auffederung der gegenüberliegend an der Knickebene angeordneten Unterschalen während des Abwinkeins verhindert. Alternativ können die Stirnflächen der Schichten der Unterschalen angerundet sein.

Die auf jedem Knickschenkel angeordneten Unterschalen müssen sehr hohe Kräfte aufnehmen und dürfen nur die Auffederung zur Aufdeckung des Rohrstauchbereiches zulassen. Hierzu betragen die Schichtdicken der Schichten der Unterschalen mindestens das 2,5-fache der Wanddicke des Hohlprofils, wobei sich die Schichtdicke vorzugsweise um einen Faktor von 1,5 bis 2 von Schicht zu Schicht ändert. Ferner haben Versuche gezeigt, dass eine alternierende Schichtdickenabfolge vorteilhaft ist. Die mit der Innenwand des Hohlprofils in Kontakt stehende Unterschalenschicht weist eine relativ große Schichtdicke auf, wobei die nachfolgenden Unterschalenschichten eine geringere Dicke aufweisen. Die äußeren

Unterschalenschichten haben wiederum eine größere Dicke, so dass eine sehr gute Abstutzung des inneren Knickbereichs bei geringer Schichtanzahl und ausreichender Flexibilität im Hinblick auf eine Verschiebung der einzelnen Schichten gegeneinander wahrend des Abwinkeins gewahrleistet wird. über den Anderungsfaktor der Schichtdicken von Schicht zu Schicht der Unterschalen wird die Anzahl der Unterschalenschichten auf das notwendige Minimum begrenzt.

Eine vereinfachte Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Vorrichtung kann dadurch realisiert werden, dass ein Verbundgelenk zwischen den Oberschalen vorgesehen ist. Durch dieses Verbundgelenk kann die Position der Oberschalen automatisch abhangig vom jeweiligen Biegewinkel der Knickschenkel nachgefuhrt werden, so dass lediglich die lateral zur Achse des Knickschenkels auftretenden Umformkrafte durch die Oberschalen aufgefangen werden müssen.

Eine weitere Vereinfachung der Vorrichtung ergibt sich daraus, dass zur Abstutzung des Hohlprofils einseitig

Festanschläge vorgesehen sind und eine nachgeführte Abstützung des Hohlprofils nur an der gegenüberliegenden Seite erfolgt.

Die Knickachse kann in der Knickebene relativ zum Hohlprofil dadurch verschoben werden, dass das auf den Knickschenkeln angeordnete Hohlprofil relativ zur Knickachse parallel zur Knickebene verschiebbar ist. Durch diese Maßnahme kann die Knickachse im Bereich des Hohlprofils frei gewählt werden, so dass unterschiedlichste innere und äußere Knickbereiche ermöglicht werden.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass das Hohlprofil während des Abwinkeins durch mindestens zwei am äußeren Knickbereich des Hohlprofils anliegende Oberschalen, mindestens zwei am inneren Knickbereich anliegende Unterschalen und mindestens zwei im Inneren des Hohlprofils angeordnete Schichtdorne gestützt wird, wobei die Oberschalen, Unterschalen und Schichtdorne in der Knickebene von zwei gegeneinander abwinkelbaren Knickschenkeln getrennt sind, der Schichtdorn axial geschichtet ist, zumindest die innenliegenden Schichtdorne und die Oberschalen während des Abwinkeins gegeneinander verschoben werden und das Hohlprofil an beiden axialen Enden in axialer Richtung abgestützt wird.

Wie bereits erläutert, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr kleine Biegeradien mit hoher Prozesssicherheit faltenfrei und unter Vermeidung von zu großen Ausdünnungen im Bereich des äußeren Knickbereichs, d.h. unter weitgehender Kontrolle der Form des äußeren Knickbereichs des Hohlprofils, erzeugt werden. Im

Gegensatz zu dem bisher bekannten Verfahren wird sowohl der innere als auch der äußere Knickbereich des Hohlprofils während des Abwinkeins sehr gut abgestützt und ein unkontrolliertes Bilden von Falten oder Ausdünnungen verhindert .

Die Abstützung der Unterschalen kann gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch verbessert werden, dass axial geschichtete Unterschalen verwendet werden, welche während des Abwinkeins des Hohlprofils gegeneinander verschoben werden. Das Verschieben der axial geschichteten Unterschalen zueinander erfolgt, wie das Verschieben der Schichtdorne und der Oberschalen gegeneinander, während des Abwinkeins über Schubeinheiten, die die Positionen der Oberschalen, Unterschalen oder Schichtdorne während des Abwinkeins ständig ändern und an den jeweiligen Biegewinkel anpassen.

Einen vereinfachten und kostengünstigen Vorrichtungsaufbau ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, dass die Schenkel des Hohlprofils durch eine Presse abgewinkelt werden. Pressen sind Vorrichtungen, die üblicherweise verwendet werden, wenn hohe Kräfte benötigt werden. Wie bereits zuvor ausgeführt, kann die Bewegung der Schenkel des Hohlprofils durch die Verwendung von einfachen Druckstücken aus einer beispielsweise vertikalen Pressenbewegung in ein horizontales Abwinkein der Knickschenkel umgeleitet werden.

Werden die Oberschalen, die Schichtdorne und/oder die Unterschalen während des Abwinkeins der Schenkel des Hohlprofils so verschoben, dass die Stirnflächen der jeweilig gegenüberliegend angeordneten Oberschalen, Schichtdorne und/oder Unterschalen einen im wesentlichen

gleichbleibenden Abstand zur Knickebene aufweisen, wird eine optimale Unterstützung des inneren sowie des äußeren Knickbereichs des Hohlprofils erzielt. Eine besonders einfache Wahl der Position der Knickachse relativ zum Hohlprofil wird auf einfache Weise dadurch erreicht, dass das Hohlprofil mit einem Schenkel auf einen Schichtdorn aufgeschoben wird, so dass die Stirnfläche des Schichtdorns mit der gewünschten Knickebene abschließt, anschließend die Unterschalen und die Oberschalen an das Hohlprofil angelegt werden und der gegenüberliegende Schichtdorn im Hohlprofil positioniert wird. Hierdurch ist es möglich, insbesondere nach dem Abwinkein das knickgebogene Hohlprofil auf einfache Weise zu entformen.

Schließlich kann eine Verbesserung der Abstützung des Hohlprofils während des Abwinkeins dadurch erzielt werden, dass die Oberschalen, die Schichtdorne und die Unterschalen mit einem Druck axial zum Hohlprofil beaufschlagt werden. Hierdurch werden die Oberschalen, die Schichtdorne und die Unterschalen gezwungen in ihrer Position zu verbleiben, so dass diese, insbesondere jedoch der Schichtdorn, zu einer Verformung des Hohlprofils, insbesondere im äußeren Knickbereich führen.

Gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung kann mit dem beschriebenen Verfahren, vorzugsweise unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ein prozesssicher hergestelltes knickgebogenes Hohlprofil zur Verfügung gestellt werden. Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte knickgebogene Hohlprofil unterscheidet sich von den bisher zur Verfügung gestellten knickgebogenen Hohlprofilen insbesondere durch eine kontrollierte Wanddicke im äußeren Knickbereich sowie keine Faltenbildung bei besonders geringem inneren Knickbereich .

Schließlich wird die oben hergeleitete Aufgabe gemäß einer vierten Lehre der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung des erfindungsgemäßen, knickgebogenen Hohlprofils im Kraftfahrzeugbau oder im Rohrleitungsbau gelöst. Insbesondere im Kraftfahrzeugbau werden als Strukturteile einer Rohkarosserie, als Bauteil einer Abgasanlage oder als Fahrwerksteil häufig knickgebogene Hohlprofile mit besonders engen Biegeradien gefordert, so dass das wirtschaftlich und prozesssicher hergestellte Hohlprofil in diesem Anwendungsgebiet von hohem Nutzen ist. Das gleiche gilt für den Rohrleitungsbau, bei welchem häufig Rohrverbindungsstücke zur Umlenkung von Rohrleitungen verwendet werden, welche engste Biegeradien aufweisen. Darüber hinaus sind aber auch noch andere vorteilhafte Verwendungen des erfindungsgemäßen knickgebogenen Hohlprofils denkbar.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall und das erfindungsgemäße Verfahren zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall weiterzubilden und auszugestalten. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 13 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Knickbiegen eines Hohlprofils sowie eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen knickgebogenen Hohlprofils in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer schematischen axialen

Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Knickbiegen von Hohlprofilen unmittelbar vor

der Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens,

Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht den Bereich der Knickebene des Ausfuhrungsbeispiels aus Fig. 1,

Fig. 3 das Ausfuhrungsbeispiel aus Fig. 1 nach dem Knickbiegen des Hohlprofils in einer schematischen axialen Schnittansicht und

Fig. 4a, b ein Hohlprofil vor und nach der Durchfuhrung eines erfindungsgemaßen Verfahrens mit dem Ausfuhrungsbeispiel aus Fig. 1.

Die schematische, axiale Schnittansicht eines Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemaßen Vorrichtung 1 zum Knickbiegen eines Hohlprofils aus Metall zeigt einerseits die beiden Knickschenkel 2 und 3, welche um eine in einer Knickebene 4 liegende Knickachse 5 gegeneinander abwinkelbar sind. Das Hohlprofil 6, welches vorliegend als Rohr ausgeführt ist, wird auf jedem Knickschenkel 2, 3 durch Oberschalen 7, 8, Schichtdorne 9, 10 sowie Unterschalen 11 und 12 abgestutzt. Darüber hinaus sind in Fig. 1 Stangen 13 und 14 zu erkennen, welche die Schichtdorne 9, 10 mit einer nicht dargestellten Schichtdorn-Schubeinheit verbinden. Zusatzlich wird eine Hohlprofilstutzeinheit 15 gezeigt, welche das Hohlprofil an beiden axialen Enden in axialer Richtung abstutzt. Die Pfeile 16, 17, 18 zeigen die Bewegungsrichtung an, in welche die Oberschalen 7, 8, Schichtdorne 9, 10 und Unterschalen 11, 12 wahrend des Abwinkeins der Knickschenkel 2, 3 bewegt werden. Die Knickachse 5 ist vorliegend etwas außerhalb der mittigen Langsachse des Hohlprofils 6 angeordnet. über nicht

dargestellte Mittel zur Verschiebung der Knickschenkel 2, 3 relativ zur feststehenden Knickachse kann die Knickachse 5 in ihrer Position entlang der Knickebene frei gewählt werden, um die gewünschte Form des knickgebogenen Hohlprofils zu erreichen. Der mit 19 bezeichnete Ausschnitt in Fig. 1 ist vergrößert in Fig. 2 dargestellt.

In Fig. 2 ist zu erkennen, dass sowohl die Oberschalen 7, 8 als auch die Schichtdorne 9, 10 und die Unterschalen 11, 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Schrägungswinkel angeschrägt sind, welcher etwa dem 0,5-fachen des maximalen Biegeradius des dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Knickbiegen entspricht. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weisen die Schichtdorne 9, 10 obere Schichtdornschichten 9a, 10a auf, welche an ihrer zum äußeren Knickbereich gewandten Stirnfläche die Form des äußeren Knickbereichs des Hohlprofils 6 aufweisen. Beim erfindungsgemäßen Knickbiegen nimmt daher der äußere Knickbereich, welcher zwischen den oberen Schichtdornschichten 9a, 10a und den Oberschalen 7, 8 im Bereich der Knickebene 4 angeordnet ist die Form der Stirnflächen der oberen Schichtdornschichten 9a und 10a an.

Am inneren Knickbereich, welcher zwischen den Schichtdornschichten 9d, 10d und den Unterschalen 11, 12 angeordnet ist, weisen die Schichtdornschichten 9d, 10d immer geringere Schichtdicke auf, so dass der innere Knickbereich des Hohlprofils 6 trotz des Verschiebens der Schichtdornschichten beim Abwinkein besonders effektiv abgestützt wird. Die Unterschalen 11, 12 sind vorzugsweise axial geschichtet und weisen unmittelbar angrenzend an das Hohlprofil 6 mindestens eine Schichtdicke auf, welche mindestens dem 2,5-fachen der Wanddicke des Hohlprofils entspricht. Hierdurch wird gewährleistet, dass die

Unterschalenschichten IIa, 12a, trotz der enormen Kräften, welche auf sie beim Knickbiegen wirken, keine Auffederung außer der notwendigen Aufdickung der Wanddicke des Hohlprofils 6 zulassen.

Werden die Knickschenkel 2, 3, wie in der axialen Schnittansicht in Fig. 3 dargestellt, gegeneinander abgewinkelt und gleichzeitig die Oberschalen 7, 8, die Schichtdorne 9, 10 und die Unterschalen 11, 12 gegeneinander verschoben, wird das Hohlprofil 6 mit einem extrem kleinen inneren Knickbereich geknickt und gleichzeitig ein runder äußerer Knickbereich ausgeformt. Die Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aus Fig. 1 am Ende des Knickbiegens mit minimalen Biegewinkel, so dass die abgeschrägten Stirnflächen der Oberschalen 7, 8, der Schichtdorne 9, 10 und der Unterschalen 11, 12 parallel zur Knickebene 4 angeordnet sind. Die Hohlprofilstützeinheit 15 gewährleistet während des Knickbiegens, dass das Hohlprofil 6 keine unkontrollierten Bewegungen vollzieht.

Ein Hohlprofil 6, welches als Rohr ausgestaltet ist, vor und nach dem Knickbiegen mit der Vorrichtung aus dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 zeigen die Fig. 4a) und 4b) . In Fig. 4b) ist zu erkennen, dass der innere Knickbereich extrem klein ist und dennoch der äußere Knickbereich einer gewünschten Form entspricht.