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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, wobei eine Bauteilvorstufe bereitgestellt wird, die eine metallische Wand aufweist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteil mit einer metallischen Wand.
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Die Erfindung betrifft schließlich ein Werkzeug zur Durchführung eines Verfahrens der eingangs genannten Art.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein Bauteil ein beliebiges metallisches Werkstück sein. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird die vorliegende Erfindung anhand eines Bauteils beschrieben, das ein Gehäuse oder Gehäuseteil für einen Elektromotor ist.
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Im Falle eines Gehäuses oder Gehäuseteils für einen Elektromotor ist die metallische Wand des Bauteils üblicherweise zylinderförmig ausgebildet. Auf der Innenseite der Wand des Bauteils sind mehrere Magnete, die zu einem oder mehreren Magnetpaketen zusammengefasst sind, angeordnet. Das Gehäuse bzw. Gehäuseteil und die Magnete bilden den Stator des Elektromotors.
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In der Praxis erweist sich die exakte Ausrichtung der Magnete in Bezug auf die Längsachse des Gehäuses bzw. Gehäuseteils und die exakte Positionierung der Magnete in Umfangsrichtung um die Längsachse als schwierig. Eine exakte Ausrichtung und Positionierung der Magnete ist jedoch erwünscht.
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Um das Ausrichten und Positionieren der Magnete zu erleichtern, wäre daher eine Hilfsstruktur in Form zumindest eines Anschlags auf der Innenseite der Wand des Gehäuses bzw. Gehäuseteils wünschenswert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils anzugeben, mit dem eine solche Hilfsstruktur in Form eines Anschlags an einer Seite der Wand des Bauteils geschaffen werden kann.
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Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil mit einer Hilfsstruktur in Form eines Anschlags bereitzustellen.
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Der Erfindung liegt schließlich die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens zum Herstellen des Bauteils anzugeben.
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Die zuerst genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils gelöst, wobei eine Bauteilvorstufe bereitgestellt wird, die eine metallische Wand aufweist, und wobei eine erste Seite der Wand mit zumindest einem eine Längsrichtung aufweisenden Anschlag mit zumindest einer seitlichen ebenen Anlagefläche versehen wird, die sich mit einer Höhe von der ersten Seite der Wand weg erstreckt, wobei der zumindest eine Anschlag in einem Umformprozess durch Prägen einer sich in der Längsrichtung des zu bildenden Anschlags erstreckenden Sicke in die Wand geformt wird, wobei die Sicke mit zumindest einer sich von der ersten Seite der Wand weg erstreckenden ersten seitlichen Außenflanke geformt wird, die die Anlagefläche bildet, und wobei beim Prägen der Sicke in einen Boden der Sicke eine sich in der Längsrichtung der Sicke erstreckende rinnenartige Vertiefung gegengeprägt wird.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es auf einfache Weise ermöglicht, eine Hilfsstruktur in Form eines Anschlags mit einer wohldefinierten seitlichen ebenen Anlagefläche an der Wand zu erzeugen. Die seitliche ebene Anlagefläche ermöglicht im Fall, dass das Bauteil ein Gehäuse bzw. Gehäuseteil für einen Elektromotor ist, eine exakte Positionierung von Magneten in Umfangsrichtung und/oder eine exakte Ausrichtung der Magnete bezüglich der Längsachse des Gehäuses bzw. Gehäuseteils. Erfindungsgemäß wird der zumindest eine Anschlag in einem Umformprozess durch Prägen einer sich in der Längsrichtung des zu bildenden Anschlags erstreckenden Sicke in die Wand geformt. Dies bedeutet, dass für die Erzeugung des Anschlages keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden, die an der Wand des Bauteils angebracht werden müssen, sondern der Anschlag wird durch Umformen des Materials der Wand selbst erzeugt. Hierdurch kann der Materialeinsatz sowie der Zeit- und Kostenaufwand zur Erzeugung des Anschlages gering gehalten werden. Erfindungsgemäß wird die Sicke mit zumindest einer sich vorzugsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht von der ersten Seite der Wand weg erstreckenden ersten seitlichen Außenflanke geprägt, wobei diese Außenflanke die Anlagefläche bildet. Durch diese Maßnahme kann die Anlagefläche des Anschlags allein durch das Prägen mit einer hohen Güte der Ebenheit erzeugt werden, so dass sich die seitliche Außenflanke als wohldefinierte Anlagefläche zur exakten Ausrichtung und/oder Positionierung von Magneten eignet, sofern das Bauteil bspw. ein Gehäuse bzw. ein Gehäuseteil für einen Elektromotor ist. Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Maßnahme wird beim Prägen der Sicke in einen Boden der Sicke eine sich in der Längsrichtung der Sicke erstreckende rinnenartige Vertiefung gegengeprägt. Diese Maßnahme bewirkt, dass Material vom Boden der Sicke zumindest in Richtung der ersten seitlichen Außenflanke verdrängt wird, wodurch der Vorteil erzielt wird, dass die die Anlagefläche bildende erste seitliche Außenflanke der Sicke großflächig mit einer großen Höhe realisiert werden kann, ohne dass beim Umformen die Gefahr von Rissbildungen im Material besteht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, ein Bauteil mit einer Hilfsstruktur in Form eines Anschlags mit einer wohldefinierten seitlichen ebenen Anlagefläche herzustellen.
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Es versteht sich, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Herstellen eines Gehäuses bzw. Gehäuseteils für einen Elektromotor eignet, sondern auch zur Herstellung anderer Bauteile, an denen eine Hilfsstruktur in Form eines Anschlages mit wohldefinierter ebener Anlagefläche erzeugt werden soll.
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Vorzugsweise weist die seitliche Außenflanke der Sicke eine Höhe auf, die größer oder gleich einer Wandstärke der Wand ist.
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Diese Maßnahme wird gerade durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen des Bauteils ermöglicht, weil nämlich beim Prägen der Sicke in den Boden der Sicke eine rinnenartige Vertiefung gegengeprägt wird. Hierdurch lässt sich die seitliche Außenflanke der Sicke mit einer Höhe formen, die sogar größer als die Wandstärke der Wand des Bauteils ist. Auf diese Weise kann der Anschlag mit einer großflächigen Anlagefläche erzeugt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die Sicke mit einer zweiten seitlichen Außenflanke geprägt, die der ersten seitlichen Außenflanke gegenüberliegt, wobei die rinnenartige Vertiefung zwischen der ersten Außenflanke und der zweiten Außenflanke angeordnet ist.
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In dieser Ausgestaltung weist der Anschlag im Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Anschlags ein Profil auf, das einem "M" ähnlich ist.
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Die oben an zweiter Stelle genannte Aufgabe wird durch ein Bauteil gelöst, mit einer metallischen Wand, wobei eine erste Seite der Wand mit zumindest einem eine Längsrichtung aufweisenden Anschlag mit zumindest einer seitlichen ebenen Anlagefläche versehen ist, die sich mit einer Höhe von der ersten Seite der Wand weg erstreckt, wobei der zumindest eine Anschlag als sich in der Längsrichtung des Anschlags erstreckende Sicke in der Wand geformt ist, wobei die Sicke mit zumindest einer sich von der ersten Seite der Wand erstreckenden ersten seitlichen Außenflanke geformt ist, die die Anlagefläche bildet, und wobei in einem Boden der Sicke eine sich in der Längsrichtung der Sicke erstreckende rinnenartige Vertiefung gegengeprägt ist.
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Die sich bei dem erfindungsgemäßen Bauteil ergebenden Wirkungen und Vorteile wurden bereits oben in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Bauteils genannt.
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Vorzugsweise weist die seitliche Außenflanke der Sicke eine Höhe auf, die größer oder gleich einer Wandstärke der Wand ist.
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Weiter vorzugsweise ist die Sicke mit einer zweiten seitlichen Außenflanke geprägt, die der ersten seitlichen Außenflanke gegenüberliegt, wobei die rinnenartige Vertiefung zwischen der ersten Außenflanke und der zweiten Außenflanke angeordnet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil ist vorzugsweise die Wand des Bauteils die Wand eines Hohlzylinders, wobei die erste Seite der Wand die Innenseite des Hohlzylinders ist.
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In dieser Ausgestaltung ist das Bauteil hohlzylindrisch ausgebildet, und der Anschlag wird innenseitig an der Wand des Bauteils geformt, indem die Sicke von der Außenseite der Wand her in die Wand der Bauteilvorstufe eingeprägt wird. Die rinnenartige Vertiefung wird entsprechend von der Innenseite der Wand her in den Boden der Sicke gegengeprägt. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Bauteils eignet sich insbesondere für hohlzylindrische Bauteile, weil das erfindungsgemäße Verfahren keine oder nur sehr geringe verformende Wirkung auf das Bauteil als Ganzes hat. Die Bauteilvorstufe kann insbsondere als Tiefziehteil gefertigt worden sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil ist die Höhe der Anlagefläche vorzugsweise größer als 1,5 mm, weiter vorzugsweise größer als 2,5 mm.
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Das erfindungsgemäße Bauteil ist vorzugsweise ein Gehäuse oder Gehäuseteil für einen Elektromotor, wobei die zumindest eine Anlagefläche des zumindest einen Anschlags zur Anlage zumindest eines Magneten dient.
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Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil lassen sich Magnete aufgrund des angeformten Anschlags mit ebener Anlagefläche in Umfangsrichtung und in Bezug auf die Längsachse des Gehäuses wohldefiniert positionieren und ausrichten.
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Es versteht sich, dass das Bauteil mehrere angeformte Anschläge wie zuvor beschrieben aufweisen kann, die entlang der Wand des Bauteils verteilt sind.
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Die an dritter Stelle genannte Aufgabe wird durch ein Werkzeug zur Durchführung eines Verfahrens nach einer oder mehreren der oben genannten Ausgestaltungen gelöst, mit einem Prägestempel zum Prägen der Sicke in die Wand des Bauteils, und mit einer mit dem Prägestempel zusammenwirkenden Matrize, die eine längliche Nut aufweist, die zumindest eine erste ebene seitliche Nutflanke und einen Nutboden aufweist, der konvex gewölbt ist.
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Die zumindest eine erste ebene seitliche Nutflanke dient dabei der Formung der ersten seitlichen Außenflanke der Sicke, und der konvex gewölbte Nutboden dient der Gegenprägung der rinnenartigen Vertiefung in den Boden der Sicke. Der Prägestempel seinerseits kann von einfacher Geometrie sein, wobei der Prägestempel an seinem Wirkende eine schmale längliche Form aufweist.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug zur Durchführung des oben genannten Verfahrens ist einfach und kostengünstig fertigbar und auf einer Presse einsetzbar.
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Vorzugsweise weist die Nut der Matrize eine zweite ebene seitliche Nutflanke auf, wobei der konvex gewölbte Nutboden zwischen den beiden Nutflanken angeordnet ist.
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In dieser Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Werkzeug dazu geeignet, eine Sicke in einer einem "M" ähnlichen Form wie oben beschrieben zu formen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der Prägestempel an seinem Wirkende abgestuft schmaler oder verjüngt sich zum Wirkende hin kontinuierlich.
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Diese Ausgestaltung trägt u.a. dazu bei, dass die den Anschlag bildende Sicke mit zumindest einer oder zwei Außenflanken in die Wand der Bauteilvorstufe geprägt werden kann, die eine Höhe aufweist bzw. aufweisen, die größer ist als die Wandstärke der Wand der Bauteilvorstufe, weil der vorderste schmalere Bereich des Wirkendes des Prägestempels tief in das Material der Wand der Bauteilvorstufe eindringen und zur Seite hin verdrängen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Matrize einen Matrizenkörper auf, in dem außenseitig die Nut vorhanden ist, wobei der Matrizenkörper zylindrisch ist.
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Diese Ausgestaltung des Werkzeuges eignet sich besonders gut für das Prägen einer Sicke in die Wand einer hohlzylindrische Bauteilvorstufe, wobei die Matrize in den Hohlraum der Bauteilstufe eingesetzt und der Prägestempel von der Außenseite der Wand her die Sicke in die Wand prägt. Der Matrizenkörper wirkt dabei, insbesondere wenn der Radius des Matrizenkörpers an den Radius des Bauteils angepasst ist, wie in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, als Gegenhalter, der eine Verformung des Bauteils als Ganzes vermeidet. Das Prägen der Sicke hat somit keine oder allenfalls sehr geringe Auswirkung auf die Gesamtform des Bauteils als solches.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Bauteil in perspektivischer Darstellung;
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2 eine Einzelheit des Bauteils in 1 in vergrößerter perspektivischer Darstellung;
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3 einen Ausschnitt des Bauteils in 1 in einer perspektivischen Außenansicht;
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4 einen Schnitt durch die Einzelheit in 2 entlang der Linie IV-IV in 2 in gegenüber 2 vergrößerter Darstellung;
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5 eine Matrize eines Werkzeuges zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen des Bauteils in 1 in perspektivischer Darstellung;
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6 einen Ausschnitt der Matrize in 5 in Draufsicht;
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7 einen Prägestempel des Werkzeuges zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen des Bauteils in 1 in perspektivischer Ansicht; und
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8 einen Schnitt durch den Prägestempel in 7 entlang der Linie VIII-VIII in 7.
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In 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes Bauteil gezeigt. Einzelheiten des Bauteils 10 sind in 2 bis 4 gezeigt.
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Das Bauteil 10 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gehäuse bzw. ein Gehäuseteil für einen nicht dargestellten Elektromotor. Das Bauteil 10 ist hohlzylindrisch ausgebildet. Eine Wand 12 des Bauteils 10 ist entsprechend die Wand eines Hohlzylinders. Das Bauteil 10 weist ferner einen stirnseitigen Boden 14 auf.
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Die Wand 12 weist eine erste Seite 16 auf, die nachfolgend auch als Innenseite der Wand 12 bezeichnet wird. Die Wand 12 weist weiterhin eine zweite Seite 18 auf, die nachfolgend auch als Außenseite der Wand 12 bezeichnet wird.
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Die Wand 12 ist an der Innenseite 16 mit einem Anschlag 20 versehen, der in 2 gegenüber 1 vergrößert dargestellt ist.
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Der Anschlag 20 weist eine Längsachse 22 auf, die eine Längsrichtung definiert und parallel zur Zylinderachse der Wand 12 orientiert ist.
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4 zeigt den Anschlag 20 im Schnitt senkrecht zur Längsachse 22. Mit Bezug auf 2 und 4 weist der Anschlag 20 eine erste seitliche ebene Anlagefläche 24 und dieser gegenüberliegend eine zweite seitliche ebene Anlagefläche 26 auf. Die Anlageflächen 24 und 26 weisen jeweils eine Höhe H auf, gemäß der sich die Anlageflächen 24 und 26 von der Innenseite 16 der Wand 12 senkrecht (sofern die Krümmung der Wand 12 vernachlässigt wird) weg erstrecken. Die Anlageflächen 24, 26 sind parallel zueinander.
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Zumindest eine der Anlageflächen 24 und 26 dient als Anschlag für nicht dargestellte Magnete zu deren exakter Positionierung in Umfangsrichtung und/oder zur exakten Ausrichtung bezüglich der Zylinderachse, vorzugsweise parallel zu dieser, der Wand 12 des Bauteils 10.
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Die Magnete bilden nach ihrer Anbringung auf der Innenseite 16 der Wand 12 des Bauteils 10 zusammen mit dem Bauteil 10 den Stator eines Elektromotors.
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Der Anschlag 20 ist einstückig mit der Wand 12, insbesondere aus dem Material der metallischen Wand 12 als Sicke 28 in der Wand 12 geformt. Die Sicke 28 ist dabei mit zwei sich senkrecht (unter Vernachlässigung der Krümmung der Innenseite 16 der Wand 12) erstreckenden Außenflanken 30 und 32 in die Wand 12 des Bauteils 10 geprägt bzw. geformt, wobei die Außenflanke 30 die Anlagefläche 24 bildet und die Außenflanke 32 die Anlagefläche 26 bildet.
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Die Sicke 28 weist einen Boden 34 auf, in den eine sich in der Längsrichtung der Sicke 28 bzw. in Richtung der Längsachse 22 des Anschlags 20 erstreckende rinnenartige Vertiefung (36) gegengeprägt ist.
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Wie aus 4 hervorgeht, ist die Höhe H der Außenflanken 30, 32 bzw. der Anlageflächen 24, 26 größer als eine Wandstärke W der Wand 12. Die Höhe H kann größer als 1,5 mm sein, sogar größer als 2,5 mm, beispielsweise im Bereich von etwa 2,5 mm bis 3 mm liegen, während die Wandstärke kleiner als 2 mm, bspw. 1,5 mm, sein kann.
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Die rinnenartige Vertiefung 36 ist zwischen den beiden Außenflanken 30 und 32 angeordnet. Die Außenkontur des Anschlags 20 in 4 ähnelt somit im Querschnitt gesehen einem "M" mit einem konkav gewölbten mittleren Abschnitt, der durch die rinnenartige Vertiefung 36 gebildet wird.
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3 zeigt die Sicke 28 von der Außenseite 18 der Wand 12 her.
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Mit Bezug auf 5 bis 8 wird nachfolgend ein Werkzeug beschrieben, mit dem der Anschlag 20 in einem Umformprozess aus dem Material der metallischen Wand 12 erzeugt werden kann.
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5 zeigt eine Matrize 40 des Werkzeugs und 7 zeigt einen mit der Matrize 40 zusammenwirkenden Prägestempel 42 des Werkzeugs. 6 zeigt eine vergrößerte Einzelheit der Matrize 40 und 8 den Prägestempel 42 im Schnitt.
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Die Matrize 40 weist einen Matrizenkörper 44 auf, der zylindrisch ausgebildet ist. Der Radius bzw. Außendurchmesser des Matrizenkörpers 44 entspricht etwa dem Innendurchmesser der Wand 12 des Bauteils 10 in 1. Der Matrizenkörper 44 weist außenseitig eine längliche Nut 46 auf, die sich von einer ersten Stirnseite 48 bis zu einer zweiten Stirnseite 50 des Matrizenkörpers 44 erstreckt.
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Die Nut 46 weist eine erste ebene seitliche Nutflanke 52 und dieser gegenüberliegend eine zweite ebene seitliche Nutflanke 54 auf, die der Formung der Außenflanken 30 und 32 der Sicke 28 bzw. der Anlageflächen 24 und 26 des Anschlags 20 beim Prägen der Sicke 28 dienen.
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Die Nut 46 weist weiterhin einen Nutboden 56 auf, der von der Offenseite der Nut 46 aus gesehen konvex gewölbt ist. Der konvex gewölbte Nutboden 56 dient der Formung der rinnenartigen Vertiefung 36 der Sicke 28.
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Der Prägestempel 42 weist einen Körper 58 auf, der an seinem Wirkende 60, das dem Prägen der Sicke 28 dient, eine abgestufte Formgebung auf, wie insbesondere aus 8 hervorgeht. Ein vorderster erster Abschnitt 62 des Wirkendes 60 weist dabei eine geringere Breite auf als ein sich daran anschließender zweiter Abschnitt 64. Die Eindringtiefe des Stempels 42, vom ersten Abschnitt 62 aus gesehen, ist in 8 mit einer Linie 66 angedeutet. Ein Vergleich mit 4 zeigt, dass die Sicke 28 auf der Außenseite 18 der Wand 12 eine Kavität 68 aufweist, deren Querschnittsform der Querschnittsform des ersten Abschnitts 62 und zweiten Abschnitts 64 entspricht.
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Die Länge des Wirkendes 60 in Richtung senkrecht zur Zeichenebene in 8 ist an die gewünschte Länge der zu prägenden Sicke 28, genauer gesagt an die gewünschte Länge der zu formenden Anlageflächen 24 und 26 des Anschlags 20 in Richtung der Längsachse 22 des Anschlags 20 angepasst.
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Die Matrize 40 und der Prägestempel 42 sind auf einer Presse montierbar, die den Prägestempel 42 entsprechend bewegt, um die Sicke 28 zu prägen, während die Matrize 40 als Gegenhalter und zur Formung der Außenflanken 30 und 32 sowie der rinnenartigen Vertiefung 36 der Sicke 28 von der Innenseite 16 der Wand 12 her dient.
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Bei einem Verfahren zum Herstellen des Bauteils 10 wird zunächst eine Bauteilvorstufe bereitgestellt, die bereits alle Gestaltungsmerkmale des Bauteils 10 gemäß 1 mit Ausnahme des Anschlags 20 aufweist. Die Wand 12 der Bauteilvorstufe ist an der Stelle des zu formenden Anschlags 20 somit noch unverformt. Die Bauteilvorstufe ohne den Anschlag 20 kann als Tiefziehteil gefertigt worden sein.
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Der Anschlag 20 wird sodann in einem Umformprozess mittels des Prägestempels 42 und der Matrize 40 durch Prägen der Sicke 28 geformt, wobei der Prägestempel 42 von der Außenseite 18 der Wand 12 auf diese einwirkt und Material der Wand 12 dabei in die Nut 46 der Matrize 40 drückt. Das Wirkende 60 des Prägestempels 42 und die Nut 46 der Matrize 40 sind in ihren Abmessungen und in ihrer Konturierung so aufeinander abgestimmt, dass die Außenflanken 30 der Wandung der Sicke 28 mit der gewünschten großen Höhe H geformt werden können, wobei insbesondere der Nutboden 56 die rinnenartige Vertiefung 36 dabei in den Boden 34 der Sicke 28 gegenprägt, wodurch für die Bildung der Außenflanken 30 und 32 durch Verdrängen von Material aus dem Bereich des Bodens 34 ausreichend Material zur Verfügung steht. Eine Rissbildung wird trotz großer Höhe der Außenflanken 30 und 32 damit vermieden.
