DE102009057942A1 - Umformteil, Baugruppe und Verfahren zur Herstellung eines Umformteils und einer Baugruppe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Umformteil (12), mit einem aus einem metallischen Material hergestellten Formkörper (16), welcher einen mit dem Formkörper (16) einstückig ausgebildeten Verbindungsabschnitt (26) zur Verbindung mit einem weiteren Bauteil (14) aufweist, wobei der Verbindungsabschnitt (26) in Form einer durch Umformung hergestellten Materialanhäufung gebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Baugruppe (10) sowie Verfahren zur Herstellung eines Umformteils (12) und einer Baugruppe (10).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Umformteil, mit einem aus einem metallischen Material hergestellten Formkörper, welcher einen mit dem Formkörper einstückig ausgebildeten Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit einem weiteren Bauteil aufweist.
- Umformteile der vorstehend genannten Art kommen insbesondere in der Großserienfertigung zum Einsatz. Es ist bekannt, Formkörper herzustellen, welche einen integral mit dem Formkörper ausgebildeten Verbindungsabschnitt aufweisen. Ein Beispiel für einen solchen Verbindungsabschnitt ist ein Flanschabschnitt, welcher mittels weiterer Verbindungselemente, beispielsweise mittels Schrauben, mit einem weiteren Bauteil verschraubt werden kann, so dass der Formkörper und das weitere Bauteil miteinander verbunden sind.
- Es besteht Bedarf an einem Umformteil, bei welchem die grundsätzlichen wirtschaftlichen Vorteile der Umformtechnik erhalten bleiben, jedoch die Möglichkeit der Verbindung mit einem weiteren Bauteil vereinfacht wird.
- Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Umformteil der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass es möglichst einfach mit einem weiteren Bauteil verbindbar ist.
- Diese Aufgabe wird bei einem Umformteil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verbindungsabschnitt in Form einer durch Umformung hergestellten Materialanhäufung gebildet ist.
- Bei dem erfindungsgemäßen Umformteil ist der Verbindungsabschnitt durch eine Materialanhäufung gebildet, welche durch Umformung hergestellt ist. Die Materialanhäufung eignet sich besonders gut zur Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit einem weiteren Bauteil. Bei stoffschlüssigen Verbindungen, welche unter Wärmeeintrag hergestellt werden, kann die Materialanhäufung genutzt werden, ohne dabei die Stabilität des Formkörpers zu gefährden oder zu schwächen.
- In Abkehr üblicher Konstruktionsregeln, nach welchen Materialanhäufungen in der Umformtechnik zu vermeiden und möglichst gleichmäßige Wandstärken vorzusehen sind, ermöglicht das erfindungsgemäße Umformteil eine besonders einfache und wirtschaftliche Herstellung einer Baugruppe.
- Es ist denkbar, die Materialanhäufung für besonders stabile reib- oder formschlüssige Verbindungen mit dem weiteren Bauteil zu nutzen. Bevorzugt ist es jedoch, dass die Materialanhäufung für eine stoffschlüssige Verbindung mit dem weiteren Bauteil vorgesehen ist.
- Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Materialanhäufung einen Materialvorrat für eine Schweißverbindung mit dem weiteren Bauteil bildet. Dies hat den Vorteil, dass das Umformteil selbst das für eine Verschweißung mit dem weiteren Bauteil benötigte Material bereitstellt, ohne dass es erforderlich wäre, zusätzliches Schweißmaterial einzubringen. Hierdurch wird eine erhebliche Vereinfachung des Schweißvorgangs erreicht. Beispiele für besonders gut geeignete Schweißverfahren sind das Metallschutzgasschweißen (MSG) mit inerten Gasen (MIG) oder mit aktiven Gasen (MAG). Ebenfalls besonders gut geeignet ist das Wolfram-Inertgasschweißen (WIG), welches ein sauberes Schweißergebnis für eine Vielzahl metallischer Materialien ermöglicht. Ein Wärmeeintrag in die Materialanhäufung lässt sich besonders gut kontrollieren, wenn das WIG-Impulsschweißen verwendet wird.
- Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materialanhäufung eine Lötspaltbegrenzung für eine Lötverbindung mit dem weiteren Bauteil bildet. Dies hat den Vorteil, dass die Materialanhäufung gegenüber dem während des Herstellens der Lötverbindung in die Materialanhäufung eingebrachten Wärmeeintrag besonders unempfindlich ist.
- Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Materialanhäufung mindestens eine Positionierfläche zur Positionierung des Formkörpers relativ zu dem weiteren Bauteil entlang mindestens einer Positionierachse oder innerhalb mindestens einer Positionierebene aufweist. Dies ermöglicht die Integration einer weiteren Funktion in den Verbindungsabschnitt beziehungsweise in die Materialanhäufung. Mittels der Positionierfläche kann also die Relativlage des Formkörpers relativ zu dem weiteren Bauteil bestimmt oder zumindest mitbestimmt werden.
- Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Materialanhäufung mindestens zwei zueinander winklig angeordnete Positionierflächen aufweist, so dass eine Relativpositionierung zwischen dem Formkörper und dem weiteren Bauteil in mehreren Richtungen und/oder Ebenen erfolgen kann.
- Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die Materialanhäufung an einen im Vergleich zur Materialanhäufung dünneren Materialabschnitt des Formkörpers angrenzt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Materialanhäufung eine Dicke aufweist, welche größer ist als eine Wandstärke des Formkörpers. Hierdurch kann die Wandstärke des Formkörpers entsprechend den konstruktiven Erfordernissen optimiert werden und hiervon ausgehend eine Materialanhäufung mit einer bezogen auf die Wandstärke des Formkörpers größeren Dicke vorgesehen werden.
- Bevorzugt ist es, wenn die Dicke um einen Faktor von mindestens ungeführt 1,2 größer ist als die Wandstärke. Typische Faktoren liegen beispielsweise in einem Bereich von zwischen ungefähr 1,5 und 2,5.
- Ferner ist es bevorzugt, wenn die Dicke um einen Faktor von höchstens ungefähr 5 größer ist als die Wandstärke, so dass die Materialanhäufung beispielsweise durch einen einfachen Stauchvorgang hergestellt werden kann.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Materialanhäufung ein Randabschnitt des Formkörpers ist. In diesem Bereich des Formkörpers ist es besonders einfach, metallisches Material durch Umformung anzuhäufen.
- Bei dem Formkörper handelt es sich insbesondere um einen Rohrkörper, welcher besonders einfach herstellbar ist und eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten bietet.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Formkörper ein Tiefziehteil, wodurch der Formkörper besonders wirtschaftlich herstellbar ist.
- Bevorzugt ist es, wenn die Materialanhäufung durch Kaltumformung hergestellt ist, insbesondere durch einen Stauchvorgang. Dies ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung der Materialanhäufung.
- Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Formkörper um eine Halterung zum Halten einer Sensoreinrichtung. Diese Halterung kann mittels der Materialanhäufung stoffschlüssig und insbesondere mediendicht mit einem weiteren Bauteil verbunden werden, insbesondere mit einer abgasführenden Abgasleitung.
- Die Erfindung betrifft ferner eine Baugruppe, umfassend ein vorstehend beschriebenes Umformteil und ein mittels der Materialanhäufung stoffschlüssig mit dem Umformteil verbundenes weiteres Bauteil.
- Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen Umformteils sowie ein Verfahren zur Herstellung einer vorstehend beschriebenen Baugruppe.
- Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Baugruppe, des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Umformteils sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Baugruppe sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit den Vorteilen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Umformteils erläutert worden.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
- In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Baugruppe mit einem Umformteil und mit einem weiteren Bauteil; -
2 eine in1 mit II markierte Draufsicht des Umformteils; -
3 eine Seitenansicht der Baugruppe gemäß1 längs einer in2 mit III-III markierten Schnittebene; -
4 eine Seitenansicht der Baugruppe gemäß1 längs einer in2 mit IV-IV markierten Schnittebene; -
5 eine vergrößerte Ansicht eines in4 mit V markierten Ausschnitts; -
6 eine der4 entsprechende Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Baugruppe; und -
7 eine vergrößerte Ansicht eines in6 mit VII markierten Ausschnitts eines Umformteils der Baugruppe. - In der
1 ist eine Ausführungsform einer Baugruppe insgesamt mit dem Bezugszeichen10 bezeichnet. Die Baugruppe10 umfasst ein metallisches Umformteil12 sowie ein weiteres Bauteil14 . Das Umformteil12 weist einen Formkörper16 auf, welcher sich entlang einer Formkörperachse18 erstreckt. Das weitere Bauteil14 ist als Rohr20 ausgebildet, welches sich entlang einer Rohrachse21 erstreckt. - Das Rohr
20 dient insbesondere zur Führung von Abgas. Das Umformteil16 dient insbesondere als Halterung für einen (nicht dargestellten) Sensor zur Erfassung eines Zustands eines innerhalb des Rohrs20 geführten Abgases. - Das Umformteil
12 weist einen ringförmigen Endabschnitt22 auf, welcher bezogen auf die Formkörperachse18 an einem Ende des Umformteils12 angeordnet ist. Ferner weist das Umformteil12 einen rohrförmigen Abschnitt24 auf, welcher sich an den Endabschnitt22 anschließt. Der rohrförmige Abschnitt24 endet an einem Verbindungsabschnitt26 , welcher zur Verbindung des Umformteils12 mit dem weiteren Bauteil14 dient. An der Innenseite des Abschnitts24 ist ein Innengewinde28 in den Formkörper16 eingeformt. - Das weitere Bauteil
14 weist eine Rohrwand30 auf, in welcher eine in der Draufsicht gemäß II kreisförmige Durchbrechung32 ausgespart ist. Die Durchbrechung32 dient zur Verbindung eines Innenraums34 des weiteren Bauteils14 mit einem an dem Umformteil12 über das Innengewinde28 gehaltenen Sensor. - Im Folgenden wird insbesondere auf die
5 Bezug genommen. Der Verbindungsabschnitt26 ist in Form einer Materialanhäufung36 ausgebildet. Die Materialanhäufung36 weist eine Dicke38 auf, welche größer ist als eine Wandstärke40 des sich an den Verbindungsabschnitt26 anschließenden rohrförmigen Abschnitts24 . Die Dicke38 und die Wandstärke40 werden in zueinander parallelen Richtungen gemessen. - Die Materialanhäufung
36 ist durch eine erste, ringförmige Positionierfläche42 begrenzt. Die Positionierfläche42 wirkt mit einer Außenfläche44 des weiteren Bauteils14 zusammen, so dass mittels der ersten Positionierfläche42 die Position des Umformteils12 relativ zu dem weiteren Bauteil14 entlang der Formkörperachse18 definiert ist. - Die Materialanhäufung
36 weist eine zweite Positionierfläche46 auf, welche nach radial außen weist, winklig zu der ersten Positionierfläche42 angeordnet ist und sich an diese anschließt. Die zweite Positionierfläche46 wirkt mit einer Begrenzungsfläche48 der Durchbrechung32 zusammen. Mittels der zweiten Positionierfläche46 ist das Umformteil12 in einer Ebene quer zu der Formkörperachse18 relativ zu dem weiteren Bauteil14 positioniert. - Die Materialanhäufung
36 ist ringförmig und verläuft, der Form des Rohrkörpers20 entsprechend, bezogen auf die Formkörperachse18 in unterschiedlichen Ebenen. Es ist jedoch auch möglich, dass der Wandabschnitt30 des Rohrkörpers20 eben ist und dass sich die Materialanhäufung36 ringförmig innerhalb derselben Ebene erstreckt. - Bei dem Umformteil
12 handelt es sich insbesondere um ein tiefgezogenes Metall- oder Blechteil. Eine typische Wandstärke40 des Umformteils12 beträgt beispielsweise zwischen ungefähr 1 Millimeter und ungefähr 3 Millimeter. Eine typische Dicke der Materialanhäufung36 beträgt beispielsweise zwischen ungefähr 1,2 und ungefähr 8 Millimeter. Die Materialanhäufung36 ist insbesondere durch Kaltumformung hergestellt. - Die Materialanhäufung
36 ermöglicht eine stoffschlüssige Verbindung des Umformteils12 mit dem weiteren Bauteil14 . Hierfür kann zumindest ein Teil der Materialanhäufung36 während eines Schweißvorgangs aufgeschmolzen werden, so dass dieser stoffschlüssig mit der Wandung30 des weiteren Bauteils14 verbunden wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Zwischenraum zwischen der ersten Positionierfläche42 des Umformteils12 und der Außenfläche44 des weiteren Bauteils14 als Lötspalt50 verwendet wird. In diesem Fall bildet die erste Positionierfläche42 gleichzeitig eine Lötspaltbegrenzung. Die stoffschlüssige Verbindung des Materialabschnitts36 mit der Wandung30 des weiteren Bauteils14 ermöglicht es insbesondere, das Umformteil12 und das weitere Bauteil14 mediendicht miteinander zu verbinden. - Bei der in den
6 und7 dargestellten Ausführungsform einer Baugruppe10 weist das Umformteil12 eine Materialanhäufung36 auf, deren Dicke38 das ungefähr 3-fache der Wandstärke40 des Umformteils12 beträgt. Diese Materialanhäufung36 weist eine besonders große erste Positionierfläche42 auf.
Claims (19)
- Umformteil (
12 ), mit einem aus einem metallischen Material hergestellten Formkörper (16 ), welcher einen mit dem Formkörper (16 ) einstückig ausgebildeten Verbindungsabschnitt (26 ) zur Verbindung mit einem weiteren Bauteil (14 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (26 ) in Form einer durch Umformung hergestellten Materialanhäufung (36 ) gebildet ist. - Umformteil (
12 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (36 ) für eine stoffschlüssige Verbindung mit dem weiteren Bauteil (14 ) vorgesehen ist. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (36 ) einen Materialvorrat für eine Schweißverbindung mit dem weiteren Bauteil (14 ) bildet. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (36 ) eine Lötspaltbegrenzung für eine Lötverbindung mit dem weiteren Bauteil (14 ) bildet. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (36 ) mindestens eine Positionierfläche (42 ,46 ) zur Positionierung des Formkörpers (16 ) relativ zu dem weiteren Bauteil (14 ) entlang mindestens einer Positionierachse oder innerhalb mindestens einer Positionierebene aufweist. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (36 ) mindestens zwei relativ zueinander winklig angeordnete Positionierflächen (42 ,46 ) aufweist. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (36 ) eine Dicke (38 ) aufweist, welche größer ist als eine Wandstärke (40 ) des Formkörpers (16 ). - Umformteil (
12 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (38 ) um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2 größer ist als die Wandstärke (40 ). - Umformteil (
12 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (38 ) um einen Faktor von höchstens ungefähr 5 größer ist als die Wandstärke (40 ). - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (36 ) ein Randabschnitt des Formkörpers (16 ) ist. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (16 ) ein Rohrkörper ist. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (16 ) ein Tiefziehteil ist. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (36 ) durch Kaltumformung hergestellt ist. - Umformteil (
12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (16 ) eine Halterung zum Halten einer Sensoreinrichtung ist. - Baugruppe (
10 ), umfassend ein Umformteil (12 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche und ein mittels der Materialanhäufung (36 ) stoffschlüssig mit dem Umformteil (12 ) verbundenes weiteres Bauteil (14 ). - Verfahren zur Herstellung eines Umformteils (
12 ), insbesondere eines Umformteils (12 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Formkörper (16 ) durch Umformen aus einem metallischen Material bereitgestellt wird, wobei ein Verbindungsabschnitt (26 ) zur Verbindung mit einem weiteren Bauteil (14 ) mit dem Formkörper (16 ) einstückig hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Verbindungsabschnitts (26 ) das metallische Material zu einer Materialanhäufung (36 ) umgeformt wird. - Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe (
10 ), insbesondere einer Baugruppe (10 ) nach Anspruch 15, wobei ein Formkörper (16 ) durch Umformen aus einem metallischen Material bereitgestellt wird, wobei ein Verbindungsabschnitt (26 ) zur Verbindung mit einem weiteren Bauteil (14 ) mit dem Formkörper (16 ) einstückig hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Verbindungsabschnitts (26 ) das metallische Material zu einer Materialanhäufung (36 ) umgeformt wird, und dass die Materialanhäufung (36 ) zum Erzeugen einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem weiteren Bauteil (14 ) verwendet wird. - Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (
36 ) als Materialvorrat für eine Schweißverbindung mit dem weiteren Bauteil (14 ) verwendet wird. - Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialanhäufung (
36 ) als Lötspaltbegrenzung für eine Lötverbindung mit dem weiteren Bauteil (14 ) verwendet wird.
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- 2009-12-11 DE DE200910057942 patent/DE102009057942A1/de not_active Ceased
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