Ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vor- richtung ist aus der US 4,840,053 bekannt. Dabei wird ein Hohlprofil in ein geteiltes Innenhochdruck-Umformwerkzeug eingelegt, dessen Oberteil einen von der Gravur abgehenden topfförmigen Abzweig aufweist. Nach Ausüben eines Innenhoch- druckes innerhalb des Hohlprofiles weitet sich dieses in den Abzweig auf und legt sich an der Kontur des Abzweiges an, wo- durch sich das dem Abzweig formentsprechende Nebenformelement ausbildet. Zur Erzielung einer kontrollierten und prozesssi- cheren Ausbildung des Nebenformelementes ist in dem Abzweig ein Festkörper verschiebbar angeordnet, der die Stirnseite des sich ausbildenden Nebenformelementes abstützt. Diese Form der Abstützung wird in inzwischen üblicher Weise durch aktiv von außen betätigte Stahlstempel realisiert. Dies ist jedoch nur bei Abzweigen bzw. für Nebenformelemente möglich, deren Mantellinien der Innenseite bzw. Außenseite geradlinig und parallel zueinander verlaufen, so dass der Stempel ungehin- dert im Abzweig geführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass in einfacher Weise und prozesssicher vom Formverlauf her nahezu beliebig gestaltete Nebenformelemente am Hohlprofil ausgebildet werden können.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa- tentanspruches 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Patentanspruches 3 hinsichtlich der Vorrichtung gelöst.

Aufgrund der den Abzweig abdeckenden elastischen Membran, die in Gebrauchslage jeweils unter einem Stützdruck steht, der während der Aufweitung des Hohlprofiles immer etwas unterhalb des aufweitenden Innenhochdruckes liegt, wird in einfacher Weise einerseits durch die flexible und großflächige Anpas- sung der Membran an die konstruktiven Gegebenheiten der Ab- zweigform schnell und jederzeit dem sich ausbildenden Neben- formelement eine ausreichende Stützkraft geboten, durch den sich das Hohlprofilmaterial optimal an die Wandungskontur des Abzweiges schmiegen kann ohne Gefahr zu laufen die Streck- grenze zu überschreiten, was zu einem Bersten des Hohlprofi- les führen würde, und andererseits durch die Elastizität der Membran ein-bezüglich der Wandungskontur des Abzweiges- formgetreues Zurückweichen erreicht und dabei ein Verklemmen zwischen der Stirnseite des sich ausbildenden Nebenformele- mentes und der Abzweigwandung vermieden. Durch die erfin- dungsgemäße Lösung sind an Hohlprofilen Nebenformelemente prozesssicher herstellbar, die nahezu beliebige Querschnitts- änderungen aufweisen können. Somit ist die Ausbildung von Hinterschnitten ohne weiteres möglich und eine Abstützung des Nebenformelementes auch bei großen Übergangsradien von der Längserstreckung der Werkzeuggravur zum Abzweig hin vom Um- formbeginn an realisierbar. Letzteres ist gerade bei der Ver- wendung von Werkstoffen mit geringer Duktilität wie bei- spielsweise Leichtmetalllegierungen für die Gewährleistung der Prozesssicherheit von erheblichem Vorteil. Die Anordnung einer Membran ist apparativ von sehr geringem Aufwand und ist auch in einfacher Weise bei bestehenden Umformwerkzeugen nachrüstbar.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran- sprüchen entnommen werden ; im übrigen ist die Erfindung an- hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spieles nachfolgend näher erläutert ; dabei zeigt : Fig. 1 in einem seitlichen Längsschnitt ein Abschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in unverformtem Zustand des Hohlprofiles bei druckentlasteter Membran, Fig. 2 in einem seitlichen Längsschnitt ein Abschnitt der Vorrichtung aus Fig. 1 in unverformtem Zustand des Hohlprofiles bei abstützender Membran, Fig. 3 in einem seitlichen Längsschnitt ein Abschnitt der Vorrichtung aus Fig. 1 während der Aufweitung des Hohlprofiles in einen Abzweig des Umformwerkzeuges der Vorrichtung bei abstützender Membran, Fig. 4 in einem seitlichen Längsschnitt ein Abschnitt der Vorrichtung aus Fig. 1 in Endzustand des Hohlprofiles mit Nebenformelement und in Ausgangslage befindlicher Membran.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Nebenform- elementen an einem umfänglich geschlossenen Hohlprofil darge- stellt, welche ein Innenhochdruckumformwerkzeug 1 beinhaltet.

In dessen Gravur 2 ist entlang deren Längserstreckung ein Hohlprofilrohling 3 eingelegt. Von der Gravur 2 geht radial ein Abzweig 4 ab, der das Werkzeug 1 durchdringt. Der Abzweig 4 ist im Bereich 5 des Übergangs zur Längserstreckung der Gravur 2 mit großen Radien verrundet. Die Abzweigwandung 6 weist etwa mittig lokal einen Wulst 7 auf, so dass die Wan- dung 6 mit der dem Hohlprofilrohling 3 abgewandten Flanke 8 des Wulstes 7 eine Hinterschneidung besitzt. Der Abzweig 4 wird an seinem hohlprofilfernen Ende 9 von einer elastischen zur Vorrichtung gehörigen Membran 10 hochdruckdicht abdeckend überspannt. Die Membran 10 ist zu diesem Zwecke mit ihrem Rand 11 umlaufend zwischen der Rückseite 12 des Umformwerk- zeuges 1 und einer mit einer Aussparung 13 im Abdeckbereich versehenen Klemmplatte 14 der Vorrichtung klemmend befestigt.

Dadurch ist ein Austausch der Membran 10 im Falle eines nicht mehr tolerierbaren Verschleißzustandes leicht ausführbar. Zur Gewährleistung der Druckdichtigkeit ist die Membran 10 an ih- rem Rand 11 gegenüber der Rückseite 12 des Umformwerkzeuges 1 mit einer Ringdichtung 15 und die auf der Rückseite 12 des Umformwerkzeuges 1 liegende Klemmplatte 14 unterseitig gegen- über diesem mit einer Ringdichtung 16 abgedichtet. Auf der Klemmplatte 14 liegt eine Stützplatte 17, an der die Membran 10 gemäß Fig. 1 in entspanntem druckentlasteten Zustand an- liegt. In der Stützplatte 17 der Vorrichtung verläuft ein Druckkanal 18, der einerseits mit einem Druckerzeuger verbun- den ist und andererseits auf der der Membran 10 zugewandten Seite 19 der Stützplatte 17 ausmündet. Die Stützplatte 17 ist ebenfalls aus Gründen der Druckdichtigkeit mit einer Ring- dichtung 20 gegenüber der Klemmplatte 14 abgedichtet.

Mittels des Druckerzeugers wird nun ein Druckmedium, das auf- grund der einfachen Handhabbarkeit flüssig oder gasförmig sein kann, in den Druckkanal 18 geleitet, wonach bei Austritt aus diesem die Membran 10 rückseitig druckbeaufschlagt wird.

Dadurch und infolge der Elastizität bei noch fehlendem Ge- gendruck wird die Membran 10 derart gedehnt, dass sie sich einerseits konturgetreu an der Abzweigwandung 6 und anderer- seits am Hohlprofilrohling 3 anlegt (Fig. 2). Hierbei kann im Hohlprofilrohling 3 schon ein Innenhochdruck anliegen. Dieser ist in dieser Phase entweder noch nicht so hoch, dass er auf- weitend wirksam ist, oder entspricht zwar einem Aufweitdruck, jedoch ist dann der die Membran 10 dehnende Stützdruck gleich hoch, so dass noch keine Verformung des Hohlprofilrohlings 3 in den Abzweig 4 hinein stattfinden kann. Alternativ zu den genannten Druckmedien sind noch mechanische Spreizvorrichtun- gen denkbar, bei denen beispielsweise ein elastisch verform- barer Körper aus Vollgummi durch ein Stempel verformt wird, wodurch die dabei verdrängte Gummimasse die Membran 10 an die Kontur der Abzweigwandung 6 presst.

Nachdem sich die Membran 10 an den Rohling 3 angelegt hat, werden der Stützdruck und der Aufweitdruck erhöht, wobei das Verhältnis des Aufweitdruckes zum Stützdruck während der Auf- weitphase derart sein muss, dass einerseits der Aufweitdruck erheblich größer als der Stützdruck ist, damit sich der Roh- ling 3 aufweitet. Andererseits darf der Stützdruck relativ zum Aufweitdruck nicht so niedrig sein, dass es zu einem Bersten des Rohlings 3 kommt. Die Druckverhältnisse müssen vor allen Dingen so gestaltet sein, dass ein bestimmter Span- nungszustand innerhalb des Rohlingmaterials gebildet wird, der eine prozesssichere Aufweitung gestattet. Mit Fortgang der Aufweitung wird dabei der Aufweitdruck erhöht. Dadurch wird nach Fig. 3 der Rohling 3 an der Stelle des Abzweiges 4 in diesen hinein ausgewölbt, wobei die Membran 10, die der Aufweitrichtung druckbeaufschlagt entgegenwirkt, durch die Wölbung 21 zurückgedrängt wird.

Die Membran 10 besteht vorteilhafter Weise aus einem reibar- men Werkstoff oder ist mit einer reibarmen Beschichtung ver- sehen, so dass die Reibung der Wölbung 21 des Rohlings 3 an der Membran 10 möglichst gering ist und damit keine Abstre- ckung des Rohlings 3 in dem Bereich der stützenden Anlage der Membran 10 erfolgt. Dies trägt zur Prozesssicherheit der Auf- weitung bei.

Mit Fortschritt der Ausbildung des Nebenformelementes 23 bis zum Erreichen der Endform weicht die Membran 10 elastisch zu- rück. Zum Abschluss der Aufweitung weist das fertiggestellte Hohlprofil 22 nun ein Nebenformelement 23 auf, das nahezu vollständig an der gesamten Kontur des Abzweiges 4 anliegt (Fig. 4). Die Membran 10 nimmt nun ihre Ausgangsposition ein und wird rückseitig von der den Abzweig 4 an der Stelle der Endlage der Stirnseite 24 des Nebenformelementes 23 abdecken- den Stützplatte 17 abgestützt. Hierbei kann es sich als sinn- voll erweisen, wenn die Seite 19 der Stützplatte 17 entspre- chend der gewünschten Form der Stirnseite 24 des Nebenform- elementes 23 konturiert ist. Die Stirnseite 24 legt sich da- bei konturtreu an die starre Stützplattenseite 19 an. In die- ser letzten Phase geht der Stützdruck auf Atmosphärendruck zurück. Danach wird auch der Innenhochdruck im Hohlprofil 22 entspannt und dieses aus dem Werkzeug 1 entnommen.

Wie oben erwähnt ist die Membran 10 außerhalb der Längs- erstreckung der Gravur 2 am Werkzeug 1 angebracht. Anstelle der Klemmung kann auch jedes andere lösbare Mittel zur Ver- wendung kommen wie beispielsweise Verschraubungen. Es ist al- ternativ denkbar, dass innerhalb des Abzweiges 4 eine ring- förmigen Aussparung eingelassen ist, in der die Membran 10 abzweigüberspannend befestigt ist. Dabei kann auf eine zu- sätzliche Klemmplatte 14 bauteilsparend verzichtet werden.

Die Stützplatte 17 kann von der hinsichtlich eines Stütz- und/oder Innenhochdruckes unbelasteten Membran 10 beabstandet sein. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass zwi- schen der Membran 10 und der Stützplatte 17 ein Druckraum ausbildet, durch den die Membran 10 aufgrund der nun ermög- lichten breitflächigen Druckbeaufschlagung sehr schnell ihre Stützfunktion erzielen kann. Die Stützfunktion der Stützplat- te 17 bleibt in gewissem Umfang auch erhalten, da die Membran 10 sich vom Hohlprofilrohling 3 aus gesehen über ihre Aus- gangslage hinaus nach außen dehnen kann und an der Stützplat- te 17 zur Anlage kommt. Zwar wird dann die Membran 10 im End- bereich des Nebenformelementes 23 zwischen diesem und der Abzweigwandung 6 eingeklemmt, jedoch kann aufgrund der gerin- gen Reibung zwischen Hohlprofil 22 und Membran 10 das fertig- gestellte Hohlprofil 22 ohne weiteres aus dem Umformwerkzeug 1 entfernt werden.

Die Endlage der Stirnseite 24 des Nebenformelementes 23 kann von der druckentlasteten Lage der Membran 10 auch beabstandet sein. Hierbei ist von Vorteil, dass nach Beendigung des Auf- weitvorganges und Druckentlastung die Membran 10 aus einem gespannten Zustand heraus in die Ausgangslage zurückfedert.

Dabei wird gesichert, dass es kein Anhaften der Membran 10 an der Stirnseite 24 des Nebenformelementes 23 und kein Verklem- men zwischen diesem und der Abzweigwandung 6 gibt. Diese Va- riante ist allerdings nur bei Nebenformelementen 23 sinnvoll, bei denen es nicht um eine besondere Konturierung der Stirn- seite 24 geht. Des weiteren kann bauteilsparend die Stütz- platte 17 entfallen. Hierzu kann das Druckmedium auch ander- weitig der Membran 10 zugeführt werden. Nach Ende der Aufwei- tung wird zuerst der Innenhochdruck und dann der Stützdruck entspannt, so dass die gewünschte Endlage der Stirnseite 24 gehalten werden kann und keine weitere Umformung stattfindet.

Das Druckverhältnis von Stützdruck und Innenhochdruck kann auch so sein, dass in der Endphase der Aufweitung der Stütz- druck ansteigt, bis er in der Endlage der Stirnseite 24 nahe- zu gleich dem Innenhochdruck ist. Hierdurch kommt die Aufwei- tung zum Stillstand. Anschließend müssen beide Drücke gleich- zeitig in gleichem Maße verringert werden, so dass eine wei- terführende Umformung unterbleibt.

Diese Gegebenheit kann dadurch bewerkstelligt werden, dass die Vorrichtung eine Bypassleitung beinhaltet, die die Druck- leitung des Innenhochdruckes mit der Druckleitung des Stütz- druckes verbindet. In der Bypassleitung ist dazu ein steuer- bares Ventil angeordnet, das während der Aufweitung die By- passleitung geschlossen hält und nach Erreichen der Endlage der Stirnseite 24 des Nebenformelementes 23 die Bypassleitung öffnet. Hierbei wird in relativ einfacher Weise ein Druckaus- gleich geschaffen, der eine Formwahrung des Nebenformelemen- tes 23 ermöglicht. Die beschriebene Drucksteuerung kann bei allen Vorrichtungsvarianten im Rahmen der Erfindung in der letzten Phase der Aufweitung verwandt werden und tritt dann an die Stelle der beschriebenen anderen Drucksteuerungen.