DE102012106643B3 - Method for manufacturing pressure container in vehicle, involves forming grooves at openings in web wall by stamping of material of web wall without cutting - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters, insbesondere für ein Fahrzeug, mit den Schritten:
Bereitstellen eines Behälterhauptteils, der eine Wandung, eine erste Öffnung an einer ersten Stirnseite, eine zweite Öffnung an einer zweiten Stirnseite und zumindest eine Stegwand, die gegenüberliegende Wandabschnitte der Wandung des Behälterhauptteils miteinander verbindet, aufweist,
Bereitstellen eines gewölbten Deckels und eines gewölbten Bodens, wobei der gewölbte Deckel einen Deckelanbindungsrand und der gewölbte Boden einen Bodenanbindungsrand aufweist,
Einbringen einer ersten und einer zweiten Nut in die zumindest eine Stegwand an der ersten Öffnung und Einbringen einer dritten und vierten Nut in die zumindest eine Stegwand an der zweiten Öffnung, wobei die Nuten in einem jeweiligen Verbindungsbereich der zumindest einen Stegwand zu den gegenüberliegenden Wandabschnitten des Behälterhauptteils eingebracht werden,
Einsetzen des Deckelanbindungsrandes in die Nuten an der ersten Öffnung und Einsetzen des Bodenanbindungsrandes in die Nuten an der zweiten Öffnung,
Befestigen des Deckels und des Bodens an dem Behälterhauptteil im Bereich der ersten und zweiten Stirnseite zum druckdichten Verschließen des Behälterhauptteils.The invention relates to a method for producing a pressure vessel, in particular for a vehicle, with the steps:
Providing a container main part which has a wall, a first opening at a first end side, a second opening at a second end side and at least one web wall which connects opposite wall sections of the wall of the container main part,
Providing a domed lid and a domed floor, the domed top having a lid attachment edge and the domed bottom having a bottom attachment edge,
Inserting a first and a second groove into the at least one web wall at the first opening and inserting a third and fourth groove in the at least one web wall at the second opening, wherein the grooves in a respective connecting region of the at least one web wall to the opposite wall portions of the container main part be introduced
Inserting the lid connecting edge into the grooves at the first opening and inserting the bottom connecting edge into the grooves at the second opening,
Attaching the lid and the bottom to the container body in the region of the first and second end faces for pressure-tight sealing of the container body.
Die Erfindung betrifft ferner einen Druckbehälter zur Aufnahme und Speicherung eines unter Überdruck stehenden Mediums, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Behälterhauptteil, der eine Wandung und zumindest eine Stegwand, die gegenüberliegende Wandabschnitte der Wandung des Behälterhauptteils miteinander verbindet, aufweist, und der durch einen gewölbten Deckel, der einen Deckelanbindungsrand aufweist, der in einer ersten und zweiten Nut in der Stegwand an einer ersten Öffnung des Behälterhauptteils aufgenommen ist, und durch einen gewölbten Boden, der einen Bodenanbindungsrand aufweist, der in einer dritten und vierten Nut in der zumindest einen Stegwand an einer zweiten Öffnung des Behälterhauptteils aufgenommen ist, druckdicht verschlossen ist, wobei die Nuten in die zumindest eine Stegwand in einem jeweiligen Verbindungsbereich der zumindest einen Stegwand zu den gegenüberliegenden Wandabschnitten eingebracht sind.The invention further relates to a pressure vessel for receiving and storing a pressurized medium, in particular for a vehicle, with a container main part having a wall and at least one web wall, the opposite wall portions of the wall of the container body part interconnected, and by a curved A lid having a lid attachment edge received in first and second grooves in the ridge wall at a first opening of the container body, and a domed bottom having a bottom attachment edge in a third and fourth groove in the at least one ridge wall a second opening of the container main part is received, pressure-tight manner, wherein the grooves are introduced into the at least one web wall in a respective connection region of the at least one web wall to the opposite wall sections.
Ein Druckbehälter, insbesondere für ein Fahrzeug, ist aus dem Dokument
Bei dem bekannten Druckbehälter wird vor dem Anbringen des Deckels und des Bodens an den Behälterhauptteil der Behälterhauptteil nachbearbeitet. Dabei werden zum einen Nuten in die Stegwände in deren jeweiligem Übergangsbereich zur Wandung des Behälterhauptteils eingebracht. Die Nuten dienen der zentrierten Aufnahme des Deckels bzw. des Bodens an der ersten und zweiten Öffnung des Behälterhauptteils. Des Weiteren wird der Behälterhauptteil im Bereich der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung an den Außenumfang des Deckelanbindungsrandes bzw. des Bodenanbindungsrandes angepasst, um Toleranzen zwischen dem Behälterhauptteil und dem Deckel und dem Boden auszugleichen.In the known pressure vessel is reworked before attaching the lid and the bottom of the container main part of the container body. In this case, grooves are introduced into the web walls in their respective transition region to the wall of the container body part. The grooves serve to centrally receive the lid or bottom at the first and second openings of the container body. Furthermore, in the region of the first opening and the second opening, the container main part is adapted to the outer circumference of the lid connection edge or the bottom connection edge, in order to compensate for tolerances between the container main part and the lid and the bottom.
Die vorstehend beschriebenen Nachbearbeitungsvorgänge am Behälterhauptteil werden jeweils spanend, d. h. durch Materialabtrag bewerkstelligt.The post-processing operations on the container body described above are respectively machined, i. H. accomplished by material removal.
Eine spanende Nachbearbeitung des Behälterhauptteils ist jedoch kosten- und zeitaufwendig, was sich nachteilig auf den Herstellungsprozess auswirkt.However, a subsequent machining of the container body is costly and time consuming, which adversely affects the manufacturing process.
Eine Material abtragende Nachbearbeitung des Behälterhauptteils zum Einbringen der Nuten und für den oben beschriebenen Toleranzausgleich zur passgenauen Aufnahme des Deckel- bzw. Bodenelements ist außerdem mit einer Wandstärkenreduktion des Behälterhauptteils verbunden. Diese Wandstärkenreduktion führt zu einer Schwächung der Wandung des Behälterhauptteils, insbesondere in den Deckel- und Bodenanbindungsbereichen des Behälterhauptteils, was eine Sollbruchstelle oder eine mögliche Undichtigkeit des Behälterhauptteils zur Folge haben kann.A material-removing post-processing of the container main part for introducing the grooves and for the above-described tolerance compensation for snug receiving the lid or bottom element is also connected to a wall thickness reduction of the container body. This wall thickness reduction leads to a weakening of the wall of the container main part, in particular in the cover and bottom connection areas of the container main part, which may result in a predetermined breaking point or a possible leakage of the container main part.
Die vorstehend beschriebene Schwächung der Wandung des Behälterhauptteils aufgrund der spanenden Nachbearbeitung muss daher durch eine gezielte Verstärkung der Wandung, zumindest in den Deckel- und Bodenanbindungsbereichen, kompensiert werden. Die Verstärkung der Wandung ist dabei entweder bereits bei der Herstellung des Behälterhauptteils vorzusehen, indem das Behälterhauptteil insgesamt mit einer größeren Wandstärke hergestellt wird, oder nachträglich in das Behälterhauptteil einzubringen, bspw. durch Auftragschweißen. Die Herstellung des Behälterhauptteils mit einer größeren Wandstärke führt nachteiligerweise zu einem höheren Gewicht des Druckbehälters und zu höheren Materialkosten bei der Herstellung des Druckbehälters. Die nachträgliche Verstärkung der Wandung des Behälterhauptteils ist eine zeit- und kostenaufwendige Maßnahme.The above-described weakening of the wall of the container main part due to the subsequent machining must therefore be compensated by a targeted reinforcement of the wall, at least in the lid and floor connection areas. The reinforcement of the wall is to provide either already in the production of the container main part by the container body is made in total with a greater wall thickness, or subsequently introduce into the container body, for example. By build-up welding. The preparation of the container body with a larger wall thickness leads disadvantageously to a higher weight of the pressure vessel and higher Material costs in the production of the pressure vessel. The subsequent reinforcement of the wall of the container body is a time and cost consuming measure.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters, insbesondere für ein Fahrzeug, der eingangs genannten Art, anzugeben, das bei hoher Fertigungsgenauigkeit mit einem geringeren Material-, Zeit- und Kostenaufwand durchgeführt werden kann.The invention is therefore an object of the invention to provide a method for producing a pressure vessel, in particular for a vehicle of the type mentioned, which can be carried out with high manufacturing accuracy with a lower material, time and cost.
Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter der eingangs genannten Art anzugeben, der sich bei hoher Fertigungsgenauigkeit mit einem geringeren Material-, Zeit- und Kostenaufwand herstellen lässt.The invention is also based on the object to provide a pressure vessel of the type mentioned, which can be produced with high manufacturing accuracy with a lower material, time and cost.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens dadurch gelöst, dass das Einbringen der Nuten spanlos durch Prägen von Material der zumindest einen Stegwand durchgeführt wird. Diese Aufgaben werden gelöst mit den Merkmalen des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren, abhängigen Patentansprüchen angegeben.According to the invention, the object with respect to the method mentioned is achieved in that the introduction of the grooves is performed without cutting by embossing of material of the at least one web wall. These objects are achieved with the features of the corresponding independent patent claim. Advantageous embodiments thereof are specified in the further, dependent claims.
Hinsichtlich des eingangs genannten Druckbehälters wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Nuten spanlos durch Prägen von Material der zumindest einen Stegwand eingebracht sind.With regard to the above-mentioned pressure vessel, the object is achieved in that the grooves are made without cutting by embossing material of at least one web wall.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Druckbehälter werden bzw. sind die Nuten zur zentrierten Aufnahme des Deckels bzw. des Bodens in die zumindest eine Stegwand spanlos eingebracht, und zwar durch Prägen. Das Prägen der Nuten hat den Vorteil, dass beim Prägen kein Material abgetragen wird, so dass eine Materialschwächung des Behälterhauptteils vermieden wird.In the method according to the invention and the pressure vessel according to the invention, the grooves for the centered reception of the lid or the floor are or are introduced into the at least one web wall without cutting, by embossing. The embossing of the grooves has the advantage that when embossing no material is removed, so that a material weakening of the container body is avoided.
Hierdurch kann auf den zusätzlichen Einsatz von Verstärkungsbereichen zumindest im Bereich des Verbindungsbereichs der zumindest einen Stegwand mit den gegenüberliegenden Wandabschnitten des Behälterhauptteils, der vorzugsweise als Aluminium-Strangpressprofil hergestellt wird, verzichtet werden, wodurch der Druckbehälter mit einem geringeren Gewicht, geringeren Kosten und einem reduzierten Bearbeitungsaufwand herstellbar ist. As a result, the additional use of reinforcing regions, at least in the area of the connecting region, of the at least one web wall with the opposing wall sections of the container main part, which is preferably produced as an aluminum extruded profile, can be dispensed with, whereby the pressure vessel has a lower weight, lower costs and a reduced processing outlay can be produced.
Die Nuten werden vorzugsweise derart in die zumindest eine Stegwand eingeprägt, dass eine zentrierte Aufnahme des Deckelanbindungsrandes an dem Behälterhauptteil an der ersten Öffnung und des Bodenanbindungsrandes an dem Behälterhauptteil an der zweiten Öffnung gewährleistet ist.The grooves are preferably stamped into the at least one web wall in such a way that a centered reception of the cover connecting edge on the container main part at the first opening and the bottom connecting edge on the container main part at the second opening is ensured.
Hierdurch wird das lagerichtige Ansetzen des Deckels und des Bodens an das Behälterhauptteil erleichtert.As a result, the correct position attachment of the lid and the bottom is facilitated to the container body.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Druckbehälters wird bzw. ist die Wandung des Behälterhauptteils im Bereich der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung durch spanloses Umformen kalibriert, um eine Innenseite der Wandung an einen Außenumfang des Deckelanbindungsrandes und des Bodenanbindungsrandes anzupassen.In a preferred embodiment of the method according to the invention and of the pressure vessel according to the invention, the wall of the container main part is calibrated in the region of the first opening and the second opening by non-cutting forming in order to adapt an inner side of the wall to an outer circumference of the lid connection edge and the ground connection edge.
Mit dieser Maßnahme werden etwaige Fertigungstoleranzen des Behälterhauptteils, des Deckels und des Bodens vorteilhafterweise ebenfalls spanlos, d. h. ohne Materialabtrag, ausgeglichen. Eine spanlose Kalibrierung des Behälterhauptteils hat den Vorteil, dass Materialschwächungen der Wandung des Behälterhauptteils vermieden werden, so dass der Behälterhauptteil weder mit einer von vornherein größeren Wandstärke hergestellt werden muss, noch nachträglich die Wandstärke durch Materialauftrag erhöht werden muss. Der erfindungsgemäße Druckbehälter ist in dieser Ausführungsform in Verbindung mit den geprägten Nuten besonders Material sparend und kostengünstig und mit geringerem Zeitaufwand herstellbar.With this measure, any manufacturing tolerances of the container body, the lid and the bottom are advantageously also without cutting, d. H. without material removal, balanced. A chipless calibration of the container main part has the advantage that material weakening of the wall of the container body part are avoided, so that the container main body neither has to be manufactured with a larger wall thickness from the outset, nor must the wall thickness be subsequently increased by applying material. The pressure vessel according to the invention is in this embodiment in conjunction with the embossed grooves particularly material-saving and inexpensive to produce and with less time.
Die spanlose Kalibrierung des Behälterhauptteils wird vorzugsweise durch Drücken der Wandung des Behälterhauptteils bewerkstelligt, beispielsweise durch Drücken von außen, um einen Wandungsabschnitt nach innen zu verlagern, und/oder durch Drücken von innen, um einen Wandungsabschnitt nach außen zu verlagern.The non-cutting calibration of the container body is preferably accomplished by pressing the wall of the container body, for example by pushing from the outside to displace a wall portion inwardly, and / or by pushing inside to displace a wall portion outwardly.
Durch das Kalibrieren ist sichergestellt, dass der Deckelanbindungsrand bzw. der Bodenanbindungsrand passgenau in die durch die eingebrachten Nuten einerseits und die Innenseite der Wandung andererseits vorbestimmten Anbindungsbereiche des Behälterhauptteils aufgenommen werden können, was sich vorteilhaft auf die Güte der Anbindung des Deckels und des Bodens in das Behälterhauptteil auswirkt.By calibrating it is ensured that the cover connection edge or the ground connection edge can be accurately accommodated in the predetermined by the introduced grooves on the one hand and the inside of the wall predetermined connection areas of the container body, which is advantageous to the quality of the connection of the lid and the floor in the Container bulk impacts.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens und des Druckbehälters ist die Wandung des Behälterhauptteils mit vollumfänglich gleichmäßiger Wandstärke ausgebildet.In a further preferred embodiment of the method and the pressure vessel, the wall of the container body is formed with fully uniform wall thickness.
Hierbei ist von Vorteil, dass sich das Behälterhauptteil besonders kostengünstig, insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil herstellen lässt. Zudem ist gewährleistet, dass sich die auf die Wandung des Behälterhauptteils wirkenden Spannungen gleichmäßig verteilen.It is advantageous that the container main part can be produced particularly cost-effective, in particular as an aluminum extruded profile. In addition, it is ensured that distribute the stresses acting on the wall of the container body evenly.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens und des Druckbehälters werden der Deckel und der Boden durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung oder eine Klebeverbindung, an das Behälterhauptteil gefügt.In a further preferred embodiment of the method and the pressure vessel, the lid and the bottom are joined to the container main part by a material-locking connection, in particular a welded connection or an adhesive connection.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Boden und der Deckel mittels einer Schweiß- bzw. Klebeverbindung kostengünstig und druckdicht an das Behälterhauptteil gefügt werden können.This measure has the advantage that the bottom and the cover can be joined by means of a welding or adhesive connection cost-effective and pressure-tight to the container body.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Nuten beim Prägen mit einer Anlaufschräge in Form einer Fase ausgebildet.In a further preferred embodiment of the method, the grooves are formed during embossing with a run-on slope in the form of a chamfer.
Bei dem Druckbehälter weisen die Nuten vorzugsweise eine Anlaufschräge in Form einer Fase auf.In the pressure vessel, the grooves preferably have a run-on slope in the form of a chamfer.
Diese Maßnahme erleichtert vorteilhafterweise das Einsetzen des Deckelanbindungsrandes und des Bodenanbindungsrandes in den jeweiligen durch die Nuten und die Innenseite der Wandung des Behälterhauptteils gebildeten Anbindungsbereich. Die Fase wird beim Prägen der Nuten erzeugt, so dass vorteilhafterweise ein zusätzlicher Bearbeitungsgang entfällt.This measure advantageously facilitates the insertion of the cover connection edge and the bottom connection edge in the respective connection region formed by the grooves and the inside of the wall of the container main part. The chamfer is produced during the embossing of the grooves, so that advantageously no additional machining operation is required.
Der erfindungsgemäße Druckbehälter lässt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstig, mit geringem Gewicht und mit geringer Ausschussquote in einer Serienfertigung herstellen.The pressure vessel according to the invention can be produced inexpensively, with low weight and with low rejection rate in a series production by the inventive method.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages and features will become apparent from the following description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und 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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen: An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described with reference to this hereafter. Show it:
In
Der Druckbehälter
Der Druckbehälter
Der Druckbehälter
Der Deckel
Der Behälterhauptteil
Der Behälterhauptteil
Die Stegwände
Die einzelnen Stegwände
Die Wandabschnitte
Die Stegwände
Die Stegwände
In
Ausgehend von dem Stadium in
In
Es versteht sich, dass die Profile der Nuten
Durch das Prägen der Nuten
Um die Innenseite
Das spanlose Kalibrieren des Behälterhauptteils
Im Übergang von
In gleicher Weise wurde der Boden
Der Deckel
Der Deckel
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