Aus der zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtli- chen Aktenzeichen 103 49 699.8 vom 24.10. 2003 sind ein Ver- fahren und eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen ei- nes umfänglich geschlossenen Hohlprofils bekannt. Die be- kannte Vorrichtung weist ein Innenhochdruckumformwerkzeug mit einer Abdichtvorrichtung auf, die einen Axialstempel mit einem in das Hohlprofil eintauchenden Abschnitt zum Halten und Abdichten eines aus der Gravur des Umformwerk- zeuges herausragenden Endes des Hohlprofiles beinhaltet.

Des Weiteren ist eine Fluidhochdruckerzeugungsanlage zur Aufweitung des Hohlprofils mittels fluidischen Innenhoch- drucks vorgesehen. Dadurch, dass ein Außendurchmesser des Axialstempels auf dem eintauchenden Abschnitt gleich dem Innendurchmesser des Hohlprofilendes ist oder diesen ge- ringfügig unterschreitet und dadurch dass die Abdichtvor- richtung zumindest einen Spannbacken und ein Presselement enthält, das bei eingetauchtem Abschnitt des Axialstempels den Spannbacken radial auf das Hohlprofilende presst, fi- xiert dieser das Hohlprofilende lagebeständig. Mittels die- ser Maßnahmen wird verhindert, dass der Hohlprofilrohling während des Innenhochdruckumformprozesses vom Axialstempel abgezogen werden kann und somit dessen Abdichtwirkung ver- ringert oder gar aufgehoben wird. Da der Hohlprofilrohling beim Umformen aufgrund des festen, axial unverrückbaren Haltes endseitig nicht in die Gravur eingezogen werden kann, bleibt zudem einerseits die ursprüngliche Baulänge des Hohlprofilrohlings von der Umformung unberührt und an- dererseits kann kein Hohlprofilrohlingsmaterial vom Ende her in den Formraum nachfließen, so dass insbesondere bei langen Umformstrecken an jeder Stelle des Hohlprofilroh- lings eine weitgehend gleichmäßige Wandstärkenverteilung erreicht werden kann.

Gattungsgemäß ist aus der EP 1 152 843 Bl eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eines Hohlprofils bekannt, wel- che ein Umformwerkzeug, eine Abdichtvorrichtung zum Halten und Abdichten eines aus der Gravur des Umformwerkzeugs her- ausragenden Endes des Hohlprofils beinhaltet. Die Abdicht- vorrichtung wird durch einen in das Hohlprofil eintauchen- den Abschnitt eines Axialstempels und zumindest einen Klemmbacken gebildet, der bei eingetauchtem Abschnitt des Axialstempels radial derart von außen auf das Hohlprofilen- de presst, dass der Klemmbacken dieses lagebeständig fi- xiert. Der Klemmbacken ist mit einem Stellantrieb verbun- den, der ihn zu dessen Verstellung ausschließlich radial zur Hohlprofilachse antreibt.

Aus der DE 197 51 407 Cl ist eine Vorrichtung zum hydrauli- schen Abdichten eines Hohlprofils bekannt. Die Vorrichtung weist ein Gesenk und eine Spann-und Vorschubeinheit auf sowie mehrere das Hohlprofil verschließende Dichtelemente.

Im Bereich der Dichtstelle weist das aus zwei Gesenkhälften bestehende Gesenk auf der Innenseite je eine über den Um- fang radial nach innen sich erstreckende abgerundete Aus- wölbung auf, wobei die Spann-und Vorschubeinheit mit einem axial bewegbaren und in das Hohlprofil mittels eines Zug- Druck-Elementes einschiebbaren Dorn versehen ist. Dieser Dorn ist dabei in Bezug auf das Gesenk so positioniert, dass die Auswölbungen des Gesenkes korrespondierend zu ei- nem entsprechend abgebildeten Abschnitt des Dorns liegen.

Da der Abstand vom Rohrende somit nicht begrenzt ist, ist die Abdichtung an beliebiger Stelle im Werkzeug möglich.

Aus der DE 38 20 952 C2 ist eine Vorrichtung zum hydrauli- schen Aufweiten von an Stirnflächen an sich offenen Hohl- profilen aus einem metallischen Werkstoff bekannt. Die of- fenen Stirnseiten werden dabei mit starren Dichtköpfen ver- schlossen, die die innere oder äußere Oberfläche des Hohlprofiles zwar eng, aber mit Abstand umschließen. Ein dazwischen liegender Dichtspalt wird in einem elastischen Dichtring abgedichtet, der als Hohlkörper ausgeführt und mit Innendruck beaufschlagbar ist. Der Dichtring ist dar- über hinaus in der Weise in dem Dichtkopf gekammert, dass er sich in Folge des Innendrucks nur in Richtung auf die Außen-bzw. Innenoberfläche des abzudichtenden Hohlprofils ausdehnen kann und auf dieser zur dichten Anlage kommt. Die Kammerung des Dichtringes bewirkt also, dass das elastische Material nicht seitlich ausweichen kann. Da darüber hinaus im Dichtspalt auch der hydraulische Aufweitdruck ansteht, ist vorgesehen, den Innendruck im Dichtring stets soweit über diesem Aufweitdruck zu halten, dass der Anpressdruck des Dichtringes auf der Oberfläche des Hohlprofils immer über dem Aufweitdruck liegt und so eine sichere Abdichtung gewährleistet ist.

Aus der DE 197 33 473 AI ist ein Verfahren und eine Vor- richtung zur Herstellung einer Anbindung eines hohlzylind- rischen B-Sondenhalters an ein mit einer Öffnung zur Beauf- schlagung der im Halter befestigten S-Sonde mit Abgas ver- sehenes Abgasrohr bekannt. Das Verfahren nutzt dabei zur Anbindung des -Sondenhalters die Innenhochdrucktechnik.

Dabei wird in einfacher Weise das Abgasrohr mittels Innen- hochdruck an der Stelle, an der die zukünftig Anlagefläche des Halters vorgesehen ist, bezüglich der Anlagekontur der Mantelfläche des Halters konturgetreu, an diese angepasst.

Die Anbindung des Halters mit seiner Mantelfläche an das Abgasrohr erspart Bauraum, wobei der Halter an dieser Stel- le in gewissem Umfang quasi in das Abgasrohr zumindest je- doch in die Rohrwandung versenkt gelegen ist.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eingangs erwähnter Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere ein sicheres Halten und Abdichten der Halbzeugenden des Hohlprofils gewährleistet und gleichzei- tig ein Herstellen von innenhochdruckumgeformten Bauteilen hoher Qualität ermöglicht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausfüh- rungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei ei- ner Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eines Hohlpro- fils, welche eine Abdichtvorrichtung zum Halten und Abdich- ten eines aus einer Gravur des Umformwerkzeuges herausra- genden Endes des Hohlprofiles aufweist, einen Stellantrieb vorzusehen, der einen Klemmbacken zu dessen Verstellung ausschließlich radial zur Hohlprofilachse antreibt und da- durch den Klemmbacken derart von außen auf das Hohlprofi- lende presst, dass dieses lagebeständig fixiert wird. Auf diese Weise kann ein verbessertes Abdichten und Halten des Hohlprofilendes erzielt werden. Der Anpresskraft entgegen wirkt dabei ein in das Hohlprofil eintauchender Abschnitt eines Axialstempels, welcher Teil der Abdichtungsvorrich- tung ist und welcher das Hohlprofilende von innen gegen den von außen pressenden Klemmbacken abstützt.

Durch den Stellantrieb wird ein Verklemmen und damit ein Haltern bzw. Abdichten des Hohlprofilendes bereits vor dem eigentlichen Umformvorgang bewirkt, so dass der Hohlprofil- rohling bei geöffnetem Umformwerkzeug in dieses verfahren werden kann und dadurch eventuelle Beschädigungen einer O- berfläche des Hohlprofilrohlings vermieden oder zumindest reduziert werden können. Gleichzeitig wird der Hohlprofil- rohling durch die Anpressung an den Axialstempel mittels des von außen radial angreifenden Klemmbackens während des gesamten Herstellungsvorganges sicher gehalten. Es wird da- durch verhindert, dass der Hohlprofilrohling während des Innenhochdruckumformprozesses vom Axialstempel abgezogen werden kann und sich dadurch dessen Abdichtwirkung verrin- gert oder gar aufhebt.

Da der Hohlprofilrohling nicht in die Gravur bzw. Matrize eingezogen werden kann, bleibt einerseits die ursprüngliche Baulänge des Hohlprofilrohlings von der Umformung unberührt und andererseits kann kein Hohlprofilrohlingsmaterial vom Ende her in den Formraum nachfließen, so dass insbesondere bei langen Umformstrecken an jeder Stelle des Hohlprofil- rohlings eine weitgehend gleichmäßige Wandstärkenverteilung vorherrscht.

Durch die weitgehend gleichmäßige Wandstärkenverteilung ist auch ein problemloses Herstellen einer Bauteilschlange ge- währleistet, aus der nach erfolgter Umformung in einem an- schließenden Trennprozess mehrere gleichgestaltete Einzel- bauteile erzeugt werden, welche aufgrund der gleichmäßigen Wandstärkenverteilung gleiche oder zumindest ähnliche Funk- tionseigenschaften aufweisen.

Da durch die erfindungsgemäße Vorrichtung das Hohlprofilen- de in seiner Form nicht durch eine Aufweitung geändert wird und auch zumindest der Innendurchmesser erhalten bleibt, kann ein nachträglicher Endenbeschnitt entfallen, was Pro- zesszeit einspart und die Kosten für den gesamten Herstel- lungsprozess reduziert.

Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung ist an einer dem Hohl- profilende zugewandten Seite des Klemmbackens zumindest ei- ne Ringzacke angeordnet. Durch den dadurch erreichten Form- schluss wird nicht nur ein Halt des Hohlprofilendes zwi- schen dem Klemmbacken und dem Axialstempel verstärkt, son- dern es wird auch der axiale Stofffluss innerhalb des Hohlprofilendes unterbrochen, was ein Kriechen des Hohlpro- fils an seinem Ende in Richtung der Umformwerkzeuggravur verhindert. Daraus resultiert, dass geringere Anpresskräfte aufgewendet werden müssen, um der Einziehung, die bei der Innenhochdruckumformung verursacht wird, ausreichend Wider- stand entgegen zu setzen.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Stellantrieb wenigstens einen Hydraulikzylinder oder ist durch wenigstens einen Hydraulikzylinder gebildet.

Hierdurch kann der Klemmbacken hydraulisch und damit kraft- voll und präzises auf das Hohlprofilende gepresst werden.

Gleichzeitig stellen Hydraulikzylinder eine langjährig er- probte und dadurch zuverlässige Antriebstechnik dar, so dass der Stellantrieb hinsichtlich des Betriebes bzw. der Wartung kostengünstig realisiert werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung er- möglicht der Stellantrieb ein Verstellen des Klemmbackens bei geöffnetem Umformwerkzeug. Das Umformwerkzeug kann bei- spielsweise aus wenigstens zwei zueinander verstellbaren Gesenkteilen gebildet sein, welche in geschlossenem Zustand die Gravur bilden. Durch die Verstellmöglichkeit des Klemm- backens bei geöffnetem Umformwerkzeug ist ein Verfahren des Hohlprofilrohlings in das Umformwerkzeug möglich, ohne dass hierbei eine Gefahr der Beschädigung der Oberfläche des Hohlprofilrohlings besteht, da die beiden Gesenkteile weit außerhalb einer Bewegungsbahn des Hohlprofilrohlings lie- gen. Durch das Vermeiden bzw. Reduzieren von Oberflächenbe- schädigungen können besonders hohe Qualitätsanforderungen erfüllt werden.

Zweckmäßig können die Gesenkteile des Umformwerkzeugs ver- stellt werden, während der Klemmbacken das Hohlprofilende fixiert. Hieraus ergibt sich ein Verfahrensvorteil, da die Gesenkteile erst unmittelbar vor dem Innenhochdruckumform- prozess auf den Hohlprofilrohling verfahren werden müssen und dadurch eine vorherige Beschädigung der Oberfläche des Hohlprofilrohlings durch eine Matrizenanlagefläche vermie- den werden kann. Gleichzeitig wird hierdurch ein vorprofi- lierungsbedingtes Einziehen des Hohlprofilrohlingsendes für den Fall verhindert, dass der Hohlprofilrohling aus der Schließbewegung des Umformwerkzeuges heraus durch ein Ge- senkteil gequetscht und damit vorprofiliert werden soll.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung erge- ben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeich- nungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Be- schreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszei- chen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bau- teile beziehen.

Dabei zeigen : Fig. 1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Innendruckumformen in einer Ausgangsstellung, Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch mit einem an ein Hohlprofilende angelegten Axialstempel, Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch mit einem von außen auf das Hohlprofilende gepressten Klemmbacken, Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch bei ge- schlossenem Umformwerkzeug.

Entsprechend Fig. 1 weist eine Vorrichtung 10 zum Innen- hochdruckumformen eines Hohlprofiles 5 eine Matrize 1, ei- nen daran angeordneten und verstellbar gelagerten Klemmba- cken 3 sowie einen Axialstempel 4 auf. Die Matrize 1 ist dabei Teil eines nicht näher erläuterten Umformwerkzeuges, in welchem das Hohlprofil 5 durch Innenhochdruck aufgewei- tet und entsprechend einer Gravur 16 umgeformt wird. Der Klemmbacken 3 sowie der Axialstempel 4 sind Teil einer Ab- dichtvorrichtung 11, welche zum Halten und Abdichten eines aus der Gravur 16 bzw. Matrize 1 des Umformwerkzeuges her- ausragenden Endes 12 des Hohlprofiles 5 dient. Der Axial- stempel 4 weist an einem dem Hohlprofilende 12 zugewandten Ende einen eintauchenden Abschnitt 6 (Dichtbereich) auf, mit welchem der Axialstempel 4 in das Hohlprofil 5 ein- taucht.

Generell ist gemäß den Fig. 1 bis 4 jeweils nur ein Teil, beispielsweise in den Fig. 1 und 3 ein oberer Teil und in den Fig. 2 und 4 ein unterer Teil der Vorrichtung 10 ge- zeigt.

Der Axialstempel 4 erweitert sich von seinem eintauchenden Abschnitt 6 zum restlichen Stempelkörper hin stufig unter Ausbildung eines nicht näher bezeichneten Absatzes, mittels dem der Axialstempel 4 am Hohlprofilende 12 unter Einnahme der Gebrauchsstellung anschlägt. Der eintauchende Abschnitt 6 des Axialstempels 4 ist dabei derart bemessen, dass er in der Gebrauchsstellung (vgl. Fig. 2 bis 4) auf einer be- stimmten Erstreckungslänge im Umformwerkzeug zu liegen kommt. Durch die dadurch erzielte Lagerung bleibt der Axi- alstempel 4 zentriert ausgerichtet, was die Beständigkeit einer Abdichtfunktion begünstigt.

Im Axialstempel 4 verläuft zumindest ein axialer Wirkme- dienkanal 7, der einerseits mit einer nicht dargestellten Fluidhochdruckerzeugungsanlage verbunden ist und anderer- seits an einer Stirnseite 13 des Axialstempels 4 ausmündet.

Günstigerweise ist ein Außendurchmesser des Axialstempels 4 auf dem eintauchenden Abschnitt 6 so bemessen, dass er dem Innendurchmesser des Hohlprofilendes 12 entspricht oder diesen geringfügig unterschreitet, so dass der Abschnitt 6 spielfrei, jedoch ohne plastische Aufweitung des Hohlprofi- lendes 12, oder mit geringer Spiel im Hohlprofilende 12 zu liegen kommt.

Gemäß Fig. 1 weist die Abdichtvorrichtung 11 zumindest eine Klemmbacke 3 auf, die Bestandteil des Umformwerkzeuges ist und die an der Außenseite des Umformwerkzeugs radial zur Hohlprofilachse verschiebbar gelagert ist. An einer dem Hohlprofilende 12 zugewandten Stirnseite der Klemmbacke 3 ist zumindest eine Ringzacke 2 vorgesehen, welche beim An- pressen der Klemmbacke 3 auf das auf dem eintauchenden Ab- schnitt 6 aufliegende Hohlprofilende 12 dieses einkerbt und fixiert. Die durch die Ringzacke 2 erzeugte Kerbe kann bei- spielsweise bei der Weiterverwendung des Hohlprofils 5 bei einem Fügevorgang mit anderen Bauteilen in vorteilhafter Weise genutzt werden.

Erfindungsgemäß ist zur Betätigung der Klemmbacke 3 ein Stellantrieb 14 vorgesehen (vgl. Fig. 3 und 4), der den Klemmbacken 3 zu dessen Verstellung ausschließlich radial zur Hohlprofilachse antreibt. Der Stellantrieb 14 kann da- bei durch wenigsten einen Hydraulikzylinder gebildet sein oder wenigstens einen Hydraulikzylinder umfassen. Alterna- tiv ist auch denkbar, dass der Stellantrieb 14 durch we- nigstens einen Elektromotor gebildet ist oder wenigstens einen Elektromotor umfasst.

Generell weist die Vorrichtung 2 zumindest zwei zueinander verstellbare Gesenkteile 15, beispielsweise ein oberes Ge- senkteil 15 und ein unteres Gesenkteil 15, auf, welche unabhängig von der Klemmbacke 3 aufeinander zu bzw. vonein- ander weg verstellt werden können. Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist gezeigt, dass der Stellantrieb 14 ein Verstellen des Klemmbackens 3 bei geöffnetem Umformwerkzeug ermöglicht.

Um eine voneinander unabhängige Verstellbewegung des Klemm- backens 3 von dem Gesenkteil 15 zu ermöglichen, kann sich beispielsweise der Klemmbacken 3 gemäß Fig. 3 am Umform- werkzeug, das heißt am Gesenkteil 15, abstützen, während sich das Gesenkteil 15 an einem Fundament 9 abstützt.

Denkbar ist aber auch, dass sich gemäß Fig. 4 sowohl der Klemmbacken 3 als auch das Gesenkteil 15 des Umformwerk- zeugs unabhängig voneinander am Fundament 9 abstützen.

Prinzipiell ist denkbar, dass die Klemmbacken 3 axial mit- geführt werden. Dadurch ist eine kontrollierbare und/oder steuerbare Materialnachführung während des Umformprozesses gewährleistet, wodurch die Qualität des hergestellten Hohl- profils 5 gesteigert werden kann. Die Mitführung der Klemm- backen 3 kann dabei entweder passiv erfolgen oder über ei- nen nicht dargestellten, beispielsweise kraftgesteuerten, Stellantrieb, welcher eine Relativverstellung der Klemmba- cken 3 bezüglich der Gesenkteile 15 axial zum Hohlprofil 5 ermöglicht.

Im folgenden soll kurz der Verfahrensablauf während des Klemm-bzw. Innenhochdruckumformprozesses erläutert werden : Am Verfahrensbeginn wird das Hohlprofil 5 in das untere Ge- senkteil 15"des Umformwerkzeuges eingelegt, woraufhin der Abschnitt 6 des Axialstempels 4 gemäß Fig. 1 entlang der Bewegungsrichtung 8 in beide Enden, hier in das Ende 12 des Hohlprofiles 5, eingeschoben wird, bis dessen Absatz am Hohlprofilende 12 anschlägt. Alternativ ist denkbar, dass der eintauchende Abschnitt 6 vorab in das Hohlprofil 5 ein- geschoben wird und dieses daraufhin zwischen die beiden Ge- senkteile 15'und 15''verschoben wird.

Danach wird in einem zweiten Verfahrensschritt gemäß Fig. 2 der Klemmbacken 3 mittels des Stellantriebes 14 radial von außen auf das Hohlprofilende 12 gepresst und dadurch dieses lagebeständig am eintauchenden Abschnitt 6 des Axialstem- pels 4 fixiert. Durch die Bewegung der Klemmbacke 3 in Richtung der Bewegungsrichtung 8 auf das Hohlprofilende 12 zu, wird dieses durch die von dem Stellantrieb 14 ausgeübte Presskraft durch die Ringzacke 2 eingekerbt. Generell ist denkbar, dass der Stellantrieb 14 zum Verstellen der Ge- senkteile 15' und 15'' bzw. der Klemmbacken 3 als hydrauli- scher oder als elektromechanischer Stellantrieb ausgebildet ist.

Die gemäß den Fig. 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform der Ringzacke 2 stellt dabei lediglich eine mögliche Variante dar, wobei auch Klemmbacken 3 ohne Ringzacken 2 denkbar sind. In diesem Fall wird die Klemmbacke 3 unter Ausbildung einer Pressanpassung reibschlüssig mit dem Hohlprofilende 12 verbunden und dadurch abgedichtet.

Gemäß Fig. 3 ist der Klemmvorgang und damit der Abdichtvor- gang durch das radial Anpressen des Klemmbackens 3 an das Hohlprofilende 12 abgeschlossen und das Hohlprofil 5 lage- beständig in der Vorrichtung 10 fixiert. Nunmehr erfolgt durch den Stellantrieb 14 ein Verstellen des Gesenkteils 15 in Bewegungsrichtung 8"auf das Hohlprofil 5 zu. Denk- bar ist hierbei, dass entweder nur das obere Gesenkteil 15 oder aber das obere sowie das untere Gesenkteil 15, 15'' eine Schließbewegung ausführen. Das Aufeinanderzuverstellen der beiden Gesenkteile 15' und 15'' erfolgt solange, bis die beiden Gesenkteile 15, 15 außerhalb der Gravur 9 auf dem Hohlprofil 5 zu liegen kommen. Die Gesenkteile 15 und 15"werden dabei verstellt, während der Klemmbacken 3 das Hohlprofilende 12 fixiert. Durch die Klemmwirkung der Klemmbacken 3 wird ein Einziehen des Hohlprofilendes 12 durch das obere Gesenkteil 15' bei der Schließbewegung in die Gravur 16 verhindert.

Gemäß Fig. 4 ist nun der Schließvorgang des Umformwerkzeu- ges abgeschlossen, so dass das Hohlprofil 5 mittels der nicht dargestellten Fluidhochdruckerzeugungsanlage mit ei- nem Druckfluid über den zumindest einen Wirkmedienkanal 7 befüllt werden kann. Danach wird das Druckfluid auf einen Innenhochdruck gespannt, wodurch sich das Hohlprofil 5 auf- weitet und sich an eine Innenwandung der Gravur 16 kontu- rentreu anlegt. Während der Aufweitung verhindern die Klemmbacken 3 einen Einzug des Hohlprofilendes 12 in die Gravur 16 und Dichten gleichzeitig das Hohlprofilende 12 ab. Nach erfolgtem Innenhochdruckumformen werden zunächst die Gesenkteile 15 und 15"und danach die Klemmbacken 3 zurückverfahren bzw. geöffnet, so dass das fertig umgeform- te Hohlprofil 5 durch ein Zurückfahren des Axialstempels 4 entnommen werden kann.