Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der US 5 070 717 be- kannt. Darin wird ein Verfahren zur Herstellung eines umfäng- lich geschlossenen Hohlprofiles beschrieben, bei dem ein Hohlprofilrohling, dessen Umfangslänge der Umfangslänge einer Gravur eines Innenhochdruckumformwerkzeuges entspricht, in den unteren Abschnitt der Gravur, der von einer Vertiefung des Untergesenkes des Umformwerkzeuges gebildet wird, einge- legt. Anschließend wird das Umformwerkzeug geschlossen, wobei das Obergesenk in Richtung des Untergesenkes verfahren wird, bis es zur gegenseitigen Anlage aneinander kommt und der von den Gravurabschnitten des Obergesenkes und des Untergesenkes begrenzte Formraum des Umformwerkzeuges gebildet wird. Da die Höhe des Hohlprofilrohlings erheblich größer als die Höhe des Formraumes ist, wird der Hohlprofilrohling während der Schließbewegung des Umformwerkzeuges durch das Obergesenk be- aufschlagt und gequetscht. Durch die Quetschung gelangt der Hohlprofilrohling in eine vorprofilierte Zwischenform, die von dem Formraum des Umformwerkzeuges eingeschlossen ist. Die Zwischenform weist Wellungen und Falten auf, wodurch die Wan- dung der Zwischenform über deren Umfang hinweg mal mehr und mal weniger weit von der Gravur beabstandet ist. Schließlich wird ein fluidischer Innenhochdruck innerhalb der Zwischen- form des Hohlprofilrohlings erzeugt, wodurch die Zwischenform in die Endform des Hohlprofils aufgeweitet wird. Häufig ist es jedoch so, dass die Zwischenform des Hohlprofilrohlings so weit von der Gravur beabstandet ist, dass das Aufweitvermögen des Hohlprofilrohlings nicht ausreicht, um in der anschlie- ßenden Aufweitung mittels fluidischen Innenhochdrucks zur vollständigen Anlage an der Gravur des Umformwerkzeuges und somit in die Endform des Hohlprofils zu gelangen. Hierbei treten an diesen Stellen Reißer auf, die bei der innenhoch- druckbedingten Aufweitung des Hohlprofilrohlings zu einem Bersten des Rohlings führen. Dies ist insbesondere an Stellen des Rohlings der Fall, an denen sich während des Quetschvor- ganges durch Kaltverfestigungen sehr hohe Eigenspannungen im Material ausgebildet haben. Um dieser Unsicherheit in dem Um- formprozess entgegenzutreten, kann bekannterweise der ge- quetschte Hohlprofilrohling in mehreren Umformstufen mit Zwi- schenglühen umgeformt werden. Dies ist wiederum besonders aufwendig und verlängert die Herstellungszeit des gewünschten Hohlprofiles, so dass aufgrund der dabei auch anfallenden Kosten eine Großserientauglichkeit nicht gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass die Herstellung eines vorzuprofilierenden Hohlprofils in relativ einfacher Weise prozesssicher ermöglicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa- tentanspruches 1 gelöst.

Die Erfindung gründet sich auf dem Gedanken, den Formraum während des Pressvorgangs, also des Vorprofilierungsvorgan- ges, schon möglichst vollständig auszufüllen. Hierzu wird gänzlich abweichend zum Stand der Technik ein rohrförmiger Hohlprofilrohling beispielsweise kreiszylindrischen oder ova- len Querschnitts verwandt, dessen Umfangslänge gegenüber der Umfangslänge der Umformwerkzeuggravur Übermaß besitzt. Da- durch füllt allein schon der unverformte, in die Werkzeuggra- vur eingelegte Hohlprofilrohling mehr von dem Formraum des Umformwerkzeuges aus, als dies bisher der Fall gewesen war.

Gleichzeitig steht damit auch mehr Rohlingsmaterial zur Ver- fügung, das im Formraum umgeformt werden kann. Durch den Pressvorgang wird der überdimensionierte Hohlprofilrohling auch in die Bereiche des Formraumes gepresst, in die ein nor- mal dimensionierter Hohlprofilrohling nicht hineingelangen kann. Hierbei erweist es sich als günstig, wenn der Hohlpro- filrohling sich beim Pressen frei in die schwer zugänglichen Bereiche ausdehnen kann. Dies kann zum einen durch eine ent- sprechende Gestaltung der Gravur des Umformwerkzeuges bewerk- stelligt werden oder zum anderen durch verfahrbare Werkzeug- teile des Umformwerkzeuges, die mit einer Fläche einen Teil der Gravur bilden und während des Pressvorganges außerhalb des Ausdehnungsbereiches des Hohlprofilrohlings angeordnet sind. Aufgrund der Überlänge des Hohlprofilrohlings in Um- fangsrichtung gegenüber der Umfangslänge des Formraumes weist der Hohlprofilrohling auch im gepressten Zustand einen größe- ren Querschnitt als der Formraum auf. Um die gewünschte Ge- staltung des Hohlprofiles zu erhalten, muss daher der Hohl- profilrohling bzgl. seines Querschnitts bzw. seiner Quer- schnittsgröße dem Querschnitt des Formraumes angepasst wer- den. Dies erfolgt durch Eindrücken des überschüssigen Hohl- profilrohlingsmaterials in den Rohlingsinnenraum, wobei sich im Hohlprofilrohling eine Einbuchtung ausbildet. Sinnvoller- weise findet dazu das Eindrücken frühestens während des Pressvorganges statt. Die vorprofilierte Zwischenform des Hohlprofilrohlings liegt nun so im Formraum, dass nur noch geringe Umformgrade erforderlich sind, um den Hohlprofilroh- ling mittels Innenhochdruck vollständig zur Anlage an der Um- formwerkzeuggravur zu bringen. Reißer, die zum Bersten des Hohlprofilrohlings führen können, können dadurch nicht mehr auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt damit eine in relativ einfacher Weise auszuführende Lösung auf, wie ein ge- quetschter und somit vorprofilierter Hohlprofilrohling pro- zesssicher in die Endform des Hohlprofils umgeformt werden kann. Resümierend ist hierfür zusätzlich zu dem normalen Ab- lauf des Herstellungsverfahrens lediglich der Eindrückvorgang erforderlich, der das überschüssige Hohlprofilrohlingsmateri- al in den Innenraum des Hohlprofilrohlings hineinverdrängt, was ggf. noch nicht einmal eine längere Herstellungszeit des Hohlprofils bedeutet, wenn der Eindrückprozess während dem Quetschvorgang, d. h. während der Vorprofilierung des Hohl- profilrohlings, erfolgt. Die Bereitstellung eines überdimen- sionierten Hohlprofilrohlings bereitet keinen zusätzlichen Aufwand. Vielmehr ist es denkbar, dass bei der Herstellung von Hohlprofilen kleinen Durchmessers die Hohlprofilrohlinge aufgrund ihrer Überdimensionierung einfacher und mit gleich- mäßigerem Wanddickenverlauf hergestellt werden können, was für die Prozesssicherheit des gesamten Herstellungsprozesses des Hohlprofils durchaus förderlich sein kann.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach An- spruch 2 erfolgt der Eindrückvorgang nach der Ausbildung der Zwischenform mittels eines verfahrbaren Formelementes, wel- ches in der Eindrückstellung während der Innenhochdruckumfor- mung verbleibt. Aufgrund der Verfahrbarkeit des Formelementes kann sich in einer zurückgezogenen Position des Formelementes der Hohlprofilrohling während dem quetschenden Pressvorgang in Richtung des Formelementes frei ausdehnen, so dass er den Formraum des Umformwerkzeuges praktisch vollständig in diesem Bereich einnimmt. Das Formelement kann ein bewegliches Teil des Umformwerkzeuges sein, jedoch ist es für die Flexibilität des Umformwerkzeuges bei der Herstellung unterschiedlicher Hohlprofile vorteilhaft, das Formelement als separates Bau- teil vorzusehen, beispielsweise als austauschbaren Schieber oder Stempel, welcher je nach Bedarf aus dem Umformwerkzeug entfernt oder in dieses an geeigneter Stelle platziert werden kann. An den besagten geeigneten Stellen sind dafür entfern- bare Gesenksegmente--des Umformwerkzeuges vorzusehen, die im Bedarfsfall durch den Stempel oder Schieber ersetzt werden.

Nach dem Eindrücken verbleibt das Formelement in einfacher Weise in seiner Eindrückstellung und bildet einen Teil, der Gravur. Durch die besondere Ausbildung der Eindrückfläche des Formelementes als Gravur kann auf ein aufwendiges Herausfah- ren des Formelementes aus dem Umformwerkzeug und anschließen- des Hineinfahren eines Gravurteils des Umformwerkzeugs, der an die Stelle des Formelementes tritt, verzichtet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 wird vor dem Eindrückvorgang der Hohlprofil- rohling mit Druckfluid befüllt. Durch diese Vorkehrung, die eine innere Abstützung für den Hohlprofilrohling erbringt, wird dem Auftreten von Falten beim Pressvorgang entgegenge- wirkt, was die Prozesssicherheit weiter erhöht.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Dabei zeigt : Fig. 1 in einer Querschnittsdarstellung eine Öffnungsstel- lung einer das erfindungsgemäße Verfahren ausfüh- renden Vorrichtung mit einem Innenhochdruckumform- werkzeug und einem Formelement mit in das Umform- werkzeug eingelegtem Hohlprofilrohling, Fig. 2 in einer Querschnittsdarstellung das Umformwerkzeug aus Figur 1 in der Schließstellung mit gepresstem Hohlprofilrohling, Fig. 3 in einer Querschnittsdarstellung das geschlossene Umformwerkzeug aus Figur 2 mit durch das Formele- ment eingedrücktem Hohlprofilrohling nach der Auf- weitung durch fluidischen Innenhochdruck.

In Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines um- fänglich geschlossenen Hohlprofils 2 mittels fluidischen In- nenhochdruckes dargestellt, welche ein aus einem Obergesenk 3 und einem Untergesenk 4 gebildetes Innenhochdruckumformwerk- zeug 5 sowie ein Formelement 6 beinhaltet. Das Formelement 6 kann zwar Teil des Untergesenkes 4 oder des Obergesenkes 3 sein, ist hier jedoch ein separates Bauteil, das rückseitig mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben ist.

Mittels des Antriebes ist das Formelement 6 zum Hohlprofil- rohling 7 hin und zurück verfahrbar, wobei das Formelement 6 in Führungen verschiebbar ist, die an der Oberseite 8 des Un- tergesenkes 4 und der Unterseite 9 des Obergesenkes 3 ange- ordnet sind.

Zum Ablauf des Herstellungsverfahrens wird gemäß Figur 1 ein Hohlprofilrohling 7 in die Gravur 10 des Untergesenkes 4 im geöffneten Zustand des Innenhochdruckumformwerkzeuges 5 ein- gelegt. Danach wird das Umformwerkzeug 5 geschlossen, wobei sich das Obergesenk 3 auf das Untergesenk 4 absenkt. Das Formelement 6 bleibt in dieser Phase in seiner zurückgezoge- nen Nichtgebrauchsstellung. In der Schließstellung gemäß Fi- gur 2 ist das Formelement 6 vom Obergesenk 3 und dem Unterge- senk 4 eingefasst. Während der Schließbewegung beaufschlagt das Obergesenk 3 den bis dahin noch unverformten Hohlprofil- rohling 7 und quetscht dessen mit kreiszylindrischem Quer- schnitt versehene Form in eine Zwischenform 11, die der Form des von der Gravur 10 des Untergesenkes 4 und der Gravur 12 des Obergesenkes 3 gebildeten Formraums 13 des Umformwerkzeu- ges 5 und damit der Endform des Hohlprofils 2 grob angenähert ist. Da die Umfangslänge des Hohlprofilrohlings 7 deutlich größer ist als die Umfangslänge des Formraumes 13, ragt die Zwischenform 11 des Hohlprofilrohlings 7 über den Formraum 13 hinaus und erstreckt sich zum Formelement 6 hin. Die dabei überschrittene Grenze 14 des Formraumes 13 ist gestrichelt dargestellt. Nach Abschluss des quetschenden Pressvorganges, d. h. in Schließstellung des Umformwerkzeuges 5, liegt die Zwischenform 11 des Hohlprofilrohlings 7 nahezu vollständig an den Gravuren 10 und 12 des Untergesenks 4 und des Oberge- senks 3 an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel existiert le- diglich ein Bereich 15 der Zwischenform 11, der von den Gra- vuren 10 und 12-jedoch nur knapp-beabstandet ist. Das ü- ber die Grenze 14 des Formraums 13 geschrittene überschüssige Hohlprofilrohlingsmaterial wird nun, nachdem das Formelement 6 auf die Zwischenform 11 des Hohlprofilrohlings 7 verfahren wurde, von diesem eingedrückt, wie dies aus Figur 3 zu ent- nehmen ist. Das Formelement 6 weist dazu einen Formwulst 16 auf, mittels dessen es das überschüssige Hohlprofilrohlings- material über die Grenze 14 zurück in den Rohlingsinnenraum 17 hinein, unter. Bildung einer Einbuchtung 18 an der Zwi- schenform 11, verdrängt. Oberhalb und unterhalb des Formwuls- tes 16 sind die Flächen der der Zwischenform 11 zugewandten Seite des Formelements 6 derart gestaltet, dass sie die seit- lichen Wandungen des Formraumes 13 und damit dessen seitliche Gravur 19 bilden. Bei dem besagten Eindrückvorgang kann die Zwischenform 11 des Hohlprofilrohlings 7 bereits mit Druckfluid befüllt sein, um eine innere Abstützung zu erhal- ten, die ungewollte Falten und Einfallungen beim Eindrückvor- gang verhindern soll. Anderenfalls wird nun die Zwischenform 11 des Hohlprofilrohlings 7 an beiden Enden mittels jeweils eines Axialstempels abgedichtet und über Axialkanäle, die in- nerhalb des Axialstempels verlaufen, mit Druckfluid befüllt.

An die Axialstempel ist eine Fluidhochdruckerzeugungsanlage angeschlossen, über die das Druckfluid innerhalb des Roh- lingsinnenraumes 17 gespannt wird. Während das Formelement 6 in seiner Eindrückstellung verharrt, weitet sich die Zwi- schenform 11 des Hohlprofilrohlings 7 unter dem erzeugten In- nenhochdruck auf und legt sich auch im Bereich 15 konturtreu an die Gravuren 10 und 12 des Umformwerkzeuges 5, unter Aus- bildung der Endform des Hohlprofils 2, an. Schließlich wird das Druckfluid wieder entspannt und das Formelement 6 aus seiner Eindrückstellung heraus in seine Nichtgebrauchslage zurückverfahren. Dann wird das Umformwerkzeug 5 geöffnet und das fertiggeformte Hohlprofil 2 aus diesem entnommen.

Das Verfahren ist im Übrigen so auszuführen und die Formtren- nung der beiden Gesenke 3 und 4 so vorzusehen, dass das Er- zeugen der Einbuchtung 18 an einer für das Hohlprofil 2 hin- sichtlich seines Verwendungszweckes möglichst günstigen Stel- le erfolgt. Dabei kann die erzeugte Einbuchtung 18, durch die am Hohlprofil 2 Bauraum gespart wird, der Freigängigkeit und/oder der Durchführung für andere Aggregate und Bauteile dienen, sowie als Aufnahme und/oder Anbindung für andere Bau- teile Verwendung finden. Des Weiteren kann die Einbuchtung 18 auch als Sicke eingesetzt werden, die die Steifigkeit des Hohlprofils 2 merklich erhöht. Gegebenenfalls kann die Ein- buchtung 18 auch als Zierfalte besonderen optischen Anforde- rungen entsprechen. Insgesamt gesehen, lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren Hohlprofilbauteile mit sehr kom- plexen Geometrien prozesssicher herstellen.

Der erfindungsgemäße Gedanke kann auch bei folgendem Szenario Eingang finden. Komplexe Bauteile, insbesondere Rahmenstruk- turbauteile von Kraftfahrzeugen weisen gemäß den Einbaubedin- gungen und den jeweiligen lokalen mechanischen und/oder opti- schen Anforderungen über ihre Längserstreckung hinweg häufig völlig unterschiedlich große Querschnitte auf. Für deren Her- stellung aus einem rohrförmigen Rohling in einem Innenhoch- druck-Umformwerkzeug ergibt sich für jeden Querschnitt auch nach einem Vorprofilierungsvorgang ein unterschiedlicher Um- formgrad. In üblicher Manier wählt man einen Hohlprofilroh- ling, dessen Durchmesser dem des kleinsten Querschnitts der an die gewünschte Form des zu erzeugenden Bauteils exakt an- gepassten Werkzeuggravur entspricht. An bestimmten Stellen des Rohlings werden die Umformgrade so groß, dass das Auf- weitvermögen des Rohlings nicht mehr ausreicht, um die ge- wünschte Form des Bauteils prozesssicher auszubilden. Viel- mehr versagt der Rohling unter Platzern oder Bersterscheinun- gen. Zur Gewährleistung der Prozesssicherheit bei der Her- stellung des Bauteils wird nun gegenüber dem Stand der Tech- nik auf Basis der Erfindung für den Hohlprofilrohling ein Ausgangsquerschnitt gewählt, der auf jeden Fall größer als der minimale Gravurquerschnitt ist und vorteilhafter Weise einem über die Vielzahl der Gravurquerschnitte entlang der Längserstreckung der Gravur bzw. der Querschnitte des zukünf- tigen auszuformenden Bauteils gemittelten Querschnitt ent- spricht, so dass der von der Gravur gebildete Formraum erheb- lich mehr ausgefüllt ist. Dabei wird der Rohling an Stellen kleinen Querschnitts gequetscht, wobei die Quetschung auf- grund des überschüssigen Rohlingsmaterials den Schließvorgang des Umformwerkzeuges behindern würde. Dank der Anordnung der Schieber und ihrer zurückgezogenen Position kann das Roh- lingsmaterial nun in Bereiche des Umformwerkzeuges verdrängt werden, in denen sonst das Material das Schließen des Werk- zeuges verhindert hätte. Um jedoch die vorgegebenen Außenab- messungen einzuhalten und den zur Verfügung stehenden Bauraum des Bauteils nicht zu verletzen, wird das überschüssige Mate- rial mittels des Formelements oder der Formelemente in das Innere des Hohlprofilrohlings zurückgedrückt.