Title:
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Fahrzeugbauteils aus einem Blech soll durch folgende Schritte gekennzeichnet sein:
Erwärmen des Blechs,
Trennen und/oder Umformen des Blechs, um ein Fahrzeugbauteil zu erhalten,
Abkühlen des Fahrzeugbauteils




Inventors:
SCHULZE BERND (DE)
Application Number:
DE102017124724A
Publication Date:
04/26/2018
Filing Date:
10/23/2017
Assignee:
KOKI TECHNIK TRANS SYSTEMS GMBH (Niederwürschnitz, DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102013107890A1N/A2015-01-29
DE102014104610A1N/A2014-10-09
DE102008064221A1N/A2010-07-01



Attorney, Agent or Firm:
Patentanwälte und Rechtsanwalt Weiß, Arat & Partner mbB (Engen, DE)
Claims:
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils aus einem Blech, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a. Erwärmen des Blechs,
b. Trennen und/oder Umformen des Blechs, um eine Fahrzeugbauteil zu erhalten
c. Abkühlen des Fahrzeugbauteils, wobei die Schritte kontinuierlich aufeinander folgen.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich dem Trennen und/oder Umformen ein Kalibrieren anschliesst.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fahrzeugbauteil um eine Schaltgabel handelt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erwärmen ein erstes Entfernen von Verunreinigungen, insbesondere ein erstes Entzundern, stattfindet.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abkühlen ein zweites Entzundern und/oder ein Reinigen und/oder ein Konservieren stattfindet.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech als Platine oder als Coil vorliegt.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennen des Blechs durch einen Schneidvorgang oder durch ein Lochen erfolgt.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Blechs nach zumindest einem der Umformverfahren
- ein Prägen
- ein Biegen
- ein Stauchen
- ein Tiefziehen
- ein Durchsetzen
- ein Fliesspressen durchgeführt wird.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech auf eine Temperatur oberhalb seiner Temperatur Ac1 gebracht wird.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennen und/oder Umformen mit vorgewärmten Trenn- und/oder Umformwerkzeugen durchgeführt wird.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech aus einem schweissbaren Stahl- oder Nichteisenwerkstoff besteht.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch Ablegen des Fahrzeugbauteils auf einem Kühlband oder durch Einlegen der Schaltgabel in ein Wasser- oder Ölbad erfolgt.

Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen des Fahrzeugbauteils durch eine hochtemperatur-mechanische Behandlung erfolgt.

Vorrichtung zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils aus einem Blech, gekennzeichnet durch
a. eine Einrichtung zum Erwärmen des Blechs,
b. eine Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs, um ein Fahrzeugbauteil zu erhalten sowie
c. eine Einrichtung zum Abkühlen der Fahrzeugbauteil, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, eine kontinuierliche Herstellung des Fahrzeugbauteils zu ermöglichen.

Vorrichtung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fahrzeugbauteil um eine Schaltgabel handelt.

Verwendung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstücks umfassend
a. eine Einrichtung zum Erwärmen eines Blechs,
b. eine Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs sowie
c. eine Einrichtung zum Abkühlen des Werkstücks zur kontinuierlichen Herstellung eines Fahrzeugbauteils, insbesondere zur kontinuierlichen Herstellung einer Schaltgabel.

Description:
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils gemäss den unabhängigen Ansprüchen.

Stand der Technik

Fahrzeugbauteile, insbesondere Schaltgabeln als Bauteile von Fahrzeug-Getrieben, sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt.

Ferner sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Schaltgabeln bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2014 104 610 A1. Gemäss der DE 10 2014 104 610 A1 erfolgt die Herstellung einer Schaltgabel, indem zunächst ein Bolzen und ein Grundkörper durch Umformen hergestellt werden, der Bolzen und der Grundkörper sodann durch Fügen verbunden werden, wobei eine Schaltgabelvorform entsteht, welche sodann durch Umformung zum Schaltgabelrohling geschmiedet und dieser anschliessend nachbearbeitet wird.

Die Herstellung von Schaltgabeln beschränkt sich nicht nur auf den vorgenannten Prozess des Schmiedens. Schaltgabeln können aus Stahl, Aluminium oder Messing gegossen oder aus gestanzten bzw. feingeschnittenen Blecheinzelteilen zu einem Zusammenbau (ZSB) verschweißt werden.

Die Herstellung von Schaltgabeln bezieht sich nicht nur auf das Schmieden und Giessen, sondern einerseits auch auf die Herstellung von Blech-Blech-Baugruppen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, sowie andererseits auf Blech-Draht-Baugruppen sowie Draht-Draht-Baugruppen. Die letztgenannten Baugruppen sind beispielsweise aus der DE 10 2013 107 890 A1 und der DE 10 2008 064 221 A1 bekannt. Die drei vorgenannten Baugruppen-Varianten beinhalten zumeist den Zusammenbau von Einzelbauteilen zu einer Baugruppe mittels Fügeverfahren. Gabel und Versteifungsblech oder Versteifungsdraht bilden dabei die Baugruppe einer Schaltgabel. Es gibt auch Blechschaltgabeln, welche nur aus einem Blech ohne Versteifung bestehen.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils, insbesondere einer Schaltgabel bereitzustellen.

Lösung der Aufgabe

Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Es hat sich gezeigt, dass die bekannten Verfahren entweder hinsichtlich eines Herstellungsaufwands, d.h. bei der Herstellung des Zusammenbaus aus den Einzelteilen, oder hinsichtlich Bauteileigenschaften, beispielsweise einer Gussstruktur, Nachteile aufweisen. Fahrzeugbauteile sind möglichst leicht auszulegen, um das Fahrzeuggewicht möglichst gering zu halten.

Fahrzeugbauteile, welche aus Blechen gefertigt werden, können jedoch nicht beliebig leicht ausgelegt werden, da Bleche über eine gleichmässige Wanddicke verfügen und eine Veränderung dieser Wanddicke, beispielsweise durch Prägen bei einer Kaltumformung, an eine Grenze eines Umformvermögens des Blechs stösst. Ferner sind beim Prägen des Blechs hohe Presskräfte nötig, was wiederum zu hohen Anschaffungskosten von für das Prägen verwendeten Maschinen führt.

Neben der vorstehend beschriebenen Fertigung aus Blechen ist es auch bekannt, Fahrzeugbauteile aus Gussteilen oder als Gussteile herzustellen. Hierbei sind Verläufe von Wanddicken der Fahrzeugbauteile häufig funktional ausgelegt. Da die Gussstruktur des Werkstoffs an die Grenzen der Haltbarkeit stossen kann, sind aus Gussteilen oder als Gussteile gefertigte Fahrzeugbauteile meist mit Sicherheiten belegt, was wiederum zu einem höheren Gewicht im Vergleich zu einer idealen Auslegung des Fahrzeugbauteils führt.

Das Herstellungsverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung vereint die Vorteile der vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren. Einerseits ist eine monolithische Bauform gegeben. Andererseits verfügen die Fahrzeugbauteile, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurden, über einen gleichmässigen und ununterbrochenen Faserverlauf, was ihre Dauerfestigkeit positiv beeinflusst.

Die vorliegende Erfindung ist nachfolgend ausschliesslich in Bezug auf Schaltgabeln beschrieben. Die erfindungsgemässe Vorrichtung, das erfindungsgemässe Verfahren sowie die erfindungsgemässe Verwendung lassen sich jedoch auf andere Fahrzeugbauteile übertragen bzw. analog anwenden. Hierbei kann an Bauteile für ein Fahrwerk und eine Karosserie sowie an Scheiben und Ritzel gedacht sein. Ferner kann auch Fahrzeugbauteile für ein Gehäuse und eine Tragwerkstruktur gedacht sein.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugbauteilen handelt es sich um einen kontinuierlichen Fertigungsablauf zur Herstellung von Einzelteilen bzw. Fahrzeugeinzelbauteilen, beginnend mit der Erwärmung des Ausgangsmaterials, insbesondere eines Blechs, über dessen Warmumformung und Trennung vom Band/ Platine bis hin zur Abkühlung. Dieses Verfahren unterscheidet sich demzufolge grundlegend von Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Langprodukten, wie Bändern, Profilen und Drähten. Letztgenannte Langprodukte sind Halbzeuge, die als Ausgangsmaterial für weitere Herstellverfahren zur Erzeugung von Einzelteilen Verwendung finden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Fahrzeugeinzelbauteil gemeint, wenn von Fahrzeugbauteilen die Rede ist. Entsprechend ist in den bevorzugten Ausführungsbeispielen vorzugsweise an einzelne Schaltgabeln bzw. Schaltgabel-Einzelteile gedacht, wenn von Schaltgabeln die Rede ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel aus einem Blech umfasst folgende Schritte:

  1. a. Erwärmen des Blechs,
  2. b. Trennen und/oder Umformen des Blechs, um eine Schaltgabel zu erhalten
  3. c. Abkühlen der Schaltgabel.

Vorzugsweise folgen die vorgenannten Schritte a. bis c. in der dargestellten Reihenfolge kontinuierlich aufeinander.

Es kann daran gedacht sein, parallel oder nacheinander einen oder mehrere Trenn- und/oder Umform-Schritte durchzuführen.

Dem Trennen und/oder Umformen kann sich ein Kalibrieren anschliessen. Vorzugsweise erfolgt das Kalibrieren nach dem Schritt b. und vor dem Schritt c, wobei sämtliche Schritte vorzugsweise kontinuierlich aufeinander folgen.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Herstellung einer Schaltgabel aus einem Blech umfasst

  1. a. eine Einrichtung zum Erwärmen des Blechs,
  2. b. eine Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs, um eine Schaltgabel zu erhalten sowie
  3. c. eine Einrichtung zum Abkühlen der Schaltgabel.

Die Vorrichtung ist eingerichtet, eine kontinuierliche Herstellung des Fahrzeugbauteils zu ermöglichen. Einzelheiten sind nachfolgend, auch mit Hinblick auf das erfindungsgemässe Verfahren, beschrieben.

Bei einer Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs kann es sich um eine Stanzanlage handeln. Die Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs, insbesondere die Stanzanlage, kann über eine Presse, insbesondere über eine servogesteuerte hydraulische Presse, verfügen.

Die Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs kann mit Trenn- und/oder Umformwerkzeugen ausgestattet sein. Hierbei kann es sich um Folgeverbundwerkzeuge und/oder um Transferwerkzeuge handeln. Das zu bearbeitende Blech kann daher im Folgeverbundbetrieb und/oder im Transferbetrieb bearbeitet werden.

Bei der Einrichtung zum Erwärmen des Blechs kann es sich um einen Ofen handeln. Der Ofen ist der Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs vorzugsweise vorgeschaltet. Der Ofen dient beispielsweise dazu, das Blech auf Umformtemperatur zu erwärmen.

Ferner kann die Einrichtung zum Erwärmen des Blechs einen Induktor und gegebenenfalls einen nachgeschalteten Ofenabschnitt umfassen.

Die Vorrichtung kann ferner eine Einrichtung zum Kalibrieren umfassen, um das Blech nach dem Trennen und/oder Umformen zu kalibrieren.

Indem das Blech vor dem Umformen erwärmt wird, können deutlich höhere Umformgrade erreicht werden als beispielsweise beim Kaltumformen. Somit können auch komplexe Schaltgabeln in nur einer Schrittkette umfassend Erwärmen des Blechs sowie Trennen und/oder Umformen hergestellt werden, welche nach dem Stand der Technik beispielsweise aus mehreren Einzelteilen gefügt werden müssen. Auch das Trennen geht einfach von statten, wenn das Blech zuvor erwärmt wurde. Durch die Erwärmung vor dem Trennen und/oder Umformen können Schaltgabeln mit anspruchsvoller Geometrie, beispielsweise Schaltgabeln mit T- oder L-Profil und/oder Schaltgabeln mit variablen d.h. nicht an jeder Stelle der Schaltgabel identischer Wanddicke, kostengünstig hergestellt werden. Da sich eine Auslegung sowohl der Wanddicke als auch einer Profilform moderner Schaltgabeln an Kräften orientiert, welche von der oder auf die Schaltgabel übertragen werden sollen, weisen Schaltgabeln heute häufig anspruchsvolle Geometrien auf.

Eine variable Wanddicke kann durch Aufdickung oder Reduzierung erreicht werden. Die Reduzierung kann durch Stauchen bewirkt werden. Die Aufdickung kann bewirkt werden, indem Durchzüge hergestellt werden, die nachfolgend gestaucht werden.

Durch das Erwärmen müssen im Vergleich zu Verfahren gemäss dem Stand der Technik geringere Umform- und Presskräfte aufgebracht werden. Ferner wird die Formenvielfalt gegenüber bekannten Verfahren erhöht, es kann also eine grössere Bandbreite verschiedenartiger Schaltgabeln hergestellt werden. Bekanntermassen ist die Verdrehsteifigkeit von T- und L-Profilen im Vergleich beispielsweise zu ebenen Blechen höher. Während bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Schaltgabeln Verstärkungsbleche oder dergleichen an die Schaltgabel bzw. an deren Grundkörper angeschweisst werden musste, ist dies bei dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung nicht nötig. Das Erwärmen vor dem Trennen und/oder Umformen erlaubt wie vorstehend beschrieben die Herstellung von Schaltgabeln, welche beispielsweise durch Aufdickung und/oder Stauchung eine variable Wanddicke, beispielsweise gleich oder ähnlich einem T- oder L-Profil aufweisen. Im Gegensatz zu bekannten Herstellungsverfahren erlaubt das vorliegende Verfahren somit die Herstellung von Schaltgabeln mit gleicher Verdrehsteifigkeit, ohne dass Verstärkungsbleche oder dergleichen angeschweisst werden müssen.

Weiterhin erlaubt das erfindungsgemässe Verfahren, die Bauteileigenschaften der Schaltgabeln, insbesondere deren Festigkeit, gezielt einzustellen.

Ferner können gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren besonders leichte und feste Schaltgabeln hergestellt werden, indem ein Stahlwerkstoff zur Herstellung verwendet wird.

Durch einen innerhalb der Prozesskette integrierbaren Kalibrierschritt bzw. ein Kalibrieren kann eine Verbesserung einer Toleranzhaltigkeit der umgeformten Schaltgabeln erreicht werden. Unter einer Toleranz der Schaltgabel wird deren zulässige Abweichung von ihrem Nenmass verstanden.

Wird gemäss der vorliegenden Erfindung das Trennen und/oder Umformen nach dem Erwärmen durchgeführt, so sind die erzielten Toleranzen höher als beispielsweise beim Kaltumformen. Die Schaltgabeln weichen also stärker vom Nennmass ab, wenn das Blech vor dem Trennen und/oder Umformen erwärmt wurde. Durch das Kalibrieren bzw. den Kalibrierschritt nach dem Trennen und/oder Umformen kann die Abweichung vom Nennmass verringert und die Toleranz somit verbessert bzw. verringert werden.

Unter Kalibrieren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein nachgelagerter Umformschritt zur Nachbearbeitung von Abschnitten oder Bereichen eines Bauteils, insbesondere zur Verringerung der Abweichung vom Nennmass, verstanden.

Das Blech kann hierbei auf eine Temperatur oberhalb seiner Rekristallisationstemperatur erwärmt werden, so dass vor dem Abkühlen der Schaltgabel eine Rekristallisation stattfindet. Dies kann beispielsweise durch Weichglühen oder Normalglühen erfolgen. Durch die Rekristallisation erhält die zu produzierende Schaltgabel homogene Bauteileigenschaften und ein gleichmässiges Gefüge. Weiterhin ermöglicht es die Rekristallisation, dass es sich bei dem als Ausgangsmaterial verwendeten Blech sowohl um Kaltband als auch um Warmband handeln kann.

Das Erwärmen des Blechs auf eine Temperatur oberhalb seiner Rekristallisationstemperatur und das nachfolgende Umformen werden als Warmumformen zusammengefasst. Im Gegensatz zum Umformen bei niedrigeren Temperaturen zeichnet sich das Warmumformen durch eine leichtere Umformbarkeit und ein höheres Umformvermögen aus. Es sind also niedrigere Kräfte zum Umformen vonnöten und es können höhere Umformgrade erzielt werden.

Das Blech kann auch auf eine Temperatur unterhalb seiner Rekristallisationstemperatur erwärmt werden, beispielsweise auf 600°C. Ein solches Erwärmen und ein nachfolgendes Umformen werden zusammenfassend als Halbwarmumformen bezeichnet. Ähnlich wie beim Warmumformen und im Gegensatz zum Kaltumformen zeichnet sich das Halbwarmumformen durch eine leichtere Umformbarkeit und ein hohes Umformvermögen aus. Ferner stellen sich beim Halbwarmumformen auch Vorteile des Kaltumformens ein, beispielsweise eine hohe Genauigkeit. Darüber hinaus können beim Halbwarmumformen höhere Festigkeiten erreicht werden als beim Kaltumformen. Indem die Abkühlung geführt und geregelt wird lassen sich gezielt bestimmte Festigkeiten und somit bestimmte Bauteileigenschaften einstellen.

Nach dem Erwärmen kann ein erstes Entfernen von Verunreinigungen, insbesondere ein erstes Entzundern, stattfinden.

Das Entfernen von Verunreinigen kann auf beliebige Art und Weise geschehen. Beispielsweise kann an Luftdruck oder an zumindest einen Flüssigkeitsstrahl, insbesondere an zumindest einen Wasserstrahl gedacht sein, mit welchem eine Oberfläche des Blechs von Verunreinigungen befreit wird. Insbesondere kann an ein Entzundern zur Entfernung eisenoxidhaltiger Oberflächenverunreinigungen durch Wasser gedacht sein, welches mit hohem Druck auf das Blech aufgebracht wird.

Nach dem Abkühlen kann ein zweites Entzundern und/oder ein Reinigen und/oder ein Konservieren stattfinden. Das zweite Entzundern kann auf die gleiche Weise erfolgen wie vorstehend für das erste Entzundern beschrieben. Das Reinigen und das Konservieren kann auf beliebige bekannte Arten erfolgen.

Das Blech kann als Platine oder als Coil vorliegen. Als Platine, auch Blechplatine, Einzelplatine, Blechtafel oder Blechabwicklung genannt, wird ein flächiger Blechabschnitt im ungebogenen bzw. unbearbeiteten Zustand bezeichnet. Als Coil oder Bund wird ein Blech im aufgewickelten Zustand bezeichnet. Vorzugsweise ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung an dicke Bleche mit einer Wanddicke von 3 bis 25 mm, noch bevorzugter 5 bis 12 mm gedacht.

Unabhängig davon, ob das Blech als Platine oder Coil vorliegt, wird es der Einrichtung zum Erwärmen vorzugsweise kontinuierlich zugeführt.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die vorstehend geschilderten Verfahrensschritte kontinuierlich aufeinanderfolgend, d.h. unmittelbar nacheinander durchgeführt werden. Dies gilt für sämtliche Verfahrens- bzw. Prozess-Schritte, d.h. auch für die optionalen Schritte. So kann das Blech, insbesondere wenn es als Coil vorliegt, kontinuierlich erwärmt, optional erstmals entzundert und nachfolgend einer Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs, insbesondere einer Stanzanlage zugeführt werden. Danach kann sich ein optionales Kalibrieren anschliessen, bevor ein Abkühlen des Fahrzeugeinzelbauteils erfolgt. Anschliessend kann optional ein zweites Entzundern stattfinden. Das kontinuierlich gefertigte Fahrzeugeinzelbauteil erfährt innerhalb der Prozessabfolge unter Warmumformbedingungen eine zielgerichtete Veränderung von Stufe zu Stufe bzw. von Prozessschritt zu Prozessschritt, so dass pro Hub jeweils ein finales Fahrzeugeinzelteil die kontinuierliche Fertigungslinie verlässt.

In der Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs bzw. der Stanzanlage kann eine mehrstufige partielle Umformung und/oder Stanzung im Folgeverbund erfolgen. Unter einer partiellen Umformung wird hierbei verstanden, dass die durchzuführende Umformung in mehrere Teilschritte aufgeteilt und an unterschiedlichen Bauteilbereichen umgesetzt wird. Bei einer Bearbeitung im Folgeverbund ist das (partiell) umgeformte Fahrzeugeinzelbauteil noch mit dem Blech verbunden. Nachdem das Fahrzeugeinzelbauteil vom Blech getrennt wurde, können in der vorgenannten Einrichtung im Transferbetrieb weitere Umform- und/oder Stanz-Schritte erfolgen. Danach kann sich ein optionales Kalibrieren anschliessen. Nachfolgend werden die Fahrzeugeinzelbauteile einer Abkühlung zugeführt. Sämtliche Verfahrensschritte sollen innerhalb einer kontinuierlichen Prozesskette ablaufen, da eine solche kontinuierliche Prozesskette zahlreiche Vorteile mit sich bringt.

Die Prozessabschritte Trennen und Warmumformen und der nachfolgende Abkühlprozess sind bei bekannten diskontinuierlichen Verfahrensabläufen getrennt voneinander zu betrachten. Die für den Abkühlprozess erforderliche Bauteiltemperatur muss vor jedem der genannten Verfahrensschritte durch ein Erwärmen des Fahrzeugeinzelbauteils stattfinden, weil die Fahrzeugeinzelbauteile bei diskontinuierlich durchgeführten Prozessabläufen zwischenzeitlich abkühlen. Bei dem vorliegenden kontinuierlichen Verfahren genügt ein einmaliges Erwärmen, da die Verfahrensschritte, welche erwärmte Fahrzeugeinzelbauteile bzw. ein erwärmtes Blech erfordern, unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, so dass das Blech bzw. Fahrzeugeinzelbauteil aus der Prozesshitze heraus bis zum Ende der Prozesskette verarbeitet werden kann.

Weiterhin können bei einem kontinuierlichen Verfahren gegenüber bekannten diskontinuierlichen Verfahren zahlreiche arbeits-, zeit- und kostenintensive Schritte wegfallen, da sie nicht mehr benötigt werden. Beispielsweise können die Fahrzeugeinzelbauteile, sobald sie nicht mehr mit dem Blech verbunden sind, nach jedem Verfahrensschritt separiert und dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt werden.

Durch das Separieren nach jedem Schritt und die Zuführung zum nächsten Schritt erübrigt sich eine aufwändige Logistik. Es ist weder ein Ausschleusen nötig, noch müssen Lagerflächen bereitgestellt werden. Auch ist eine Überwachung von Maßen der Fahrzeugeinzelbauteile möglich.

Dies erlaubt eine sofortige Erkennung von Produktionsfehlern sowie ein sofortiges Aussortieren fehlerhafter Fahrzeugeinzelbauteile. Fehlerhafte Fahrzeugeinzelbauteile werden somit nicht weiteren Verfahrensschritten zugeführt, was wiederum Kosten, Zeit, Energie und Material spart, da die Fehlerhaftigkeit des Fahrzeugeinzelbauteil nicht erst nach dem letzten Verfahrensschritt erkannt wird.

Auch ist mit dieser Überwachungsmöglichkeit eine Korrektur von Fehlern innerhalb der Fertigungslinie von Fahrzeugeinzelbauteil zu Fahrzeugeinzelbauteil in-line möglich. Die automatisierbare Fertigung innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen ist gemäss dieser Erfindung für die kontinuierliche Herstellung von warmumgeformten Fahrzeugeinzelbauteilen realisierbar.

Nachdem zumindest ein Trenn- und/oder Umform-Schritt erfolgt ist, bei welchem ein Blech bzw. ein Blechteil vom Coil getrennt wird, kann auch daran gedacht sein, dieses vom Coil getrennte Blech bzw. Blechteil separat weiter zu fördern und zu bearbeiten. Beispielsweise kann eine Schaltgabel aus dem Coil ausgestanzt und anschliessend der Einrichtung zum Abkühlen der Schaltgabel zugeführt werden.

Das Trennen des Blechs kann durch beliebige Trennverfahren erfolgen. Insbesondere kann an beliebige Schneidvorgänge sowie an ein Lochen gedacht sein.

Das Umformen des Blechs kann nach zumindest einem der Umformverfahren

  • - ein Prägen
  • - ein Biegen
durchgeführt werden. Ferner kann auch an ein Tiefziehen, ein Durchsetzen, ein Stauchen sowie an ein Fliesspressen gedacht sein.

Es kann daran gedacht sein, das Blech auf eine Temperatur oberhalb seiner Temperatur Ac1 zu bringen. Ac1 bezeichnet einen aus dem Stand der Technik bekannten Halte- bzw. Knickpunkt in einer Abkühlkurve eines Werkstoffs, insbesondere eines metallischen Werkstoffs, und somit um eine Umwandlungstemperatur. Hierbei steht „A“ für „arrêt“, also den Haltepunkt, und „c“ für „chauffage“, also eine Erwärmung. Die Umwandlungstemperatur Ac1 ist also spezifisch für das Erwärmen des Werkstoffs. Derartige Temperaturen sind in Monografien über Stoffeigenschaften von Werkstoffen zu finden und dem Fachmann geläufig oder zumindest zugänglich.

Kühlt das Blech in der Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs nach dem Erwärmen auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur Ac1 ab, so ist das Trennen und/oder Umformen dennoch möglich, obwohl das Trennen und/oder Umformen bei Temperaturen oberhalb der Temperatur Ac1 oftmals vorteilhafter ist.

Es kann daran gedacht sein, das Blechs kontinuierlich zu erwärmen bzw. die Einrichtung zum Erwärmen des Blechs als kontinuierlich betriebene Einrichtung, beispielsweise als kontinuierlich betriebenen Induktor, auszugestalten. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Blech als Coil vorliegt und kontinuierlich abgewickelt bzw. der Einrichtung zum Erwärmen zugeführt wird.

Es kann daran gedacht sein, der Einrichtung zum Erwärmen einen Ausgleichsabschnitt nachzuschalten, um sicherzustellen, dass keine Temperaturunterschiede im Blech vorliegen, wenn dieses in die Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs gelangt. Der Ausgleichsabschnitt kann dies auf beliebige Weise sicherstellen. Er kann beispielsweise thermisch isoliert sein und/oder über geeignete Einrichtungen zum Erwärmen und/oder über Einrichtungen zum Halten der Temperatur verfügen.

Das Trennen und/oder Umformen kann mit vorgewärmten Trenn- und/oder Umformwerkzeugen durchgeführt werden. Durch Vorwärmung der Trenn- und/oder Umformwerkzeuge können einerseits Spannungsrisse im Werkzeug vermieden werden, welche bei grossen Temperaturunterschieden zwischen Werkzeug und Werkstück bzw. Blech auftreten können. Andererseits kann durch ein Vorwärmen eine Wärmeausdehnung des Werkzeugs berücksichtigt und vor Beginn der Bearbeitung des Werkstücks bzw. Blechs bewirkt werden. Die Vorwärmung kann hierbei über ein Heizsystem im Werkzeug oder durch die Fertigung sogenannter Einfahrteile bis zum Erreichen einer im Rahmen der Vorwärmung zu erreichenden Solltemperatur des Werkzeugs bewerkstelligt werden. Um ein Überhitzen des Werkzeuges zu vermeiden können Kühlkanäle im Werkzeug eingearbeitet sein. Eine derartige Vorwärmung sowie die vorgenannten Kühlkanäle sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Die Temperatur der Werkzeuge kann so ausgewählt sein, dass die Temperatur des zu bearbeitenden Blechs während des Trennens oder während des Umformens stets oberhalb der Rekristallisationstemperatur bzw. oberhalb der Temperatur Ac1 liegt.

Es kann daran gedacht sein, nach dem Erwärmen sowie dem Trennen und/oder Umformen eine Wärmebehandlung der Schaltgabel durchzuführen, um deren Bauteileigenschaften zu beeinflussen, beispielsweise, um ihre Festigkeit zu erhöhen.

Das Blech kann aus einem schweissbaren Stahl- oder Nichteisenwerkstoff bestehen.

Das Abkühlen kann durch Ablegen der Schaltgabel auf einem Kühlband und anschliessende Luftkühlung auf dem Kühlband oder durch Einlegen der Schaltgabel in ein Wasser- oder Ölbad erfolgen.

Das Abkühlen der Schaltgabel kann durch eine hochtemperatur-mechanische Behandlung erfolgen. Hierbei erfolgt das Abkühlen vorzugsweise sehr rasch.

Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstücks umfassend

  1. a. eine Einrichtung zum Erwärmen eines Blechs,
  2. b. eine Einrichtung zum Trennen und/oder Umformen des Blechs sowie
  3. c. eine Einrichtung zum Abkühlen und Entzundern des Werkstücks
kann erfindungsgemäss zur kontinuierlichen Herstellung einer Schaltgabel verwendet werden.

Die kontinuierliche Herstellung wurde vorstehend insbesondere mit Hinblick auf das erfindungsgemässe Verfahren beschrieben.

Die Vorrichtung kann auch über eine Einrichtung zum Kalibrieren verfügen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102014104610 A1 [0003]
  • DE 102013107890 A1 [0005]
  • DE 102008064221 A1 [0005]