DE19946290A1

DE19946290A1 - Procedure for manufacture of fuel tank for cars has tubular plate part made out of tube by internal high pressure deformation and ends are closed by closing plate part.

Info

Publication number: DE19946290A1
Application number: DE1999146290
Authority: DE
Inventors: Gerhardt Soellner; Guido Schaffrath
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG; Vaw Aluminium AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG; Vaw Aluminium AG
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: DE19946290B4

Abstract

A procedure for the manufacture of a fuel tank for cars has the fuel tank made out of at least two shaped plate parts. A tubular plate part is made out of a tube by internal high pressure deformation and the ends of the tubular plate part are closed by a closing plate part. The internal high pressure deformation is undertaken from 150 to 300 degC for shaped plate parts made from aluminium-magnesium or aluminium-magnesium-manganese alloys. The tubular plate part is made from a longitudinally seam-welded tube. Holes and/or extracts are introduced with the internal high pressure deformation in the tubular plate part.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters für Kraftfahrzeuge, bei welchem der Kraftstoffbehälter aus mindestens zwei Blechformteilen hergestellt wird.The invention relates to a method for manufacturing a fuel tank for motor vehicles, in which the fuel tank from at least two Sheet metal parts is produced.

Als Materialien zur Herstellung von Kraftstoffbehältern für Personenkraftwagen, Pickup's und Kleinlaster - also Kraftfahrzeuge in denen der Kraftstoffbehälter bei optimaler Platzausnutzung beispielsweise an den Unterboden des Kraftfahrzeuges angepaßt sein muß - werden zur Zeit vorwiegend Kunststoffe verwendet. Derartige Kunststofftanks werden in der Regel aus extrudierten Kunststoffschläuchen geblasen. Aufgrund der verschärften Anforderungen an die Emission von Kraftstoffen bzw. Kraftstoffgasen ist die Verwendung von Kunststoff als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Kraftstoffbehältern problematisch. Zukünftig gültige Vorschriften fordern derart geringe Emissionswerte - Zero Emission Vehicle - daß diese mit Kunststofftanks kaum noch erfüllt werden können. Kunststoffe sind prinzipiell nicht diffusionsdicht, so daß der Kraftstoff, wenn auch in kleinen Mengen durch eine Kunststoffwand eines Kraftstoffbehälters hindurchdiffundiert, so daß im Ergebnis Kraftstoffgase in die Umwelt freigesetzt werden. Wie bereits erwähnt, werden die gesetzlichen Anforderungen an die zulässige Freisetzung von Kraftstoffgasen ständig verschärft. Um dem entgegenzuwirken, wird die Herstellung von mehrfach extrudierten - bis zu achtfach extrudierten - Kunststoffblasen vorgeschlagen. Dies führt zu einer wesentlichen Verteuerung der Herstellung und zu einer ebenfalls unerwünschten Gewichtssteigerung der derart hergestellten Kraftstoffbehälter. Darüber hinaus läßt sich auch mit mehrfach extrudierten Kunststoffblasen das Problem der Kraftstoffdiffusion nicht vollständig lösen.As materials for the production of fuel tanks for Passenger cars, pickups and small trucks - so Motor vehicles in which the fuel tank optimal use of space, for example on the sub-floor the vehicle must be adapted - are currently mainly used plastics. Such plastic tanks are usually made of extruded plastic tubing blown. Due to the stricter requirements for the Emission of fuels or fuel gases is the Use of plastic as a starting material for the Manufacturing fuel tanks is problematic. Future regulations require such a low level Emission values - Zero Emission Vehicle - that these with Plastic tanks can hardly be fulfilled. In principle, plastics are not diffusion-tight, so that the fuel, albeit in small quantities by one Plastic wall of a fuel tank diffuses through, so that as a result fuel gases in the environment are released. As mentioned earlier, be the legal requirements for permissible release of fuel gases constantly exacerbated. To that to counteract, the manufacture of multiple extruded - up to eight times extruded - Plastic bubbles suggested. This leads to a significant increase in the cost of production and at a also undesirable weight gain of such manufactured fuel tank. Beyond that even with multiple extruded plastic bubbles the problem the fuel diffusion do not completely solve.

Als Materialien zur Herstellung von diffusionsdichten Kraftstoffbehältern bieten sich metallische Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium an, mit denen sich die Kraftstoffdiffusion vollständig vermeiden läßt. Die Wiedereinführung von metallischen Kraftstoffbehältern ist allerdings dahingehend problematisch, daß die derzeit zweischalige Bauweise der aus Blechformteilen hergestellten Kraftstoffbehälter eine Flanschnaht bedingt, die beispielsweise als Rollnahtschweißung bei Blechformteilen aus Stahlwerkstoffen und beispielsweise als Lasernaht oder als MIG-Naht bei Blechformteilen aus Aluminiumwerkstoffen ausgeführt werden kann. Diese Nähte bedingen einen Flansch, der den Einbauraum behindert und damit eine optimale Platzausnutzung nicht zuläßt. Ferner werden die Nähte in einem Flansch über ein Biegemoment belastet, was eine besondere Sorgfalt bei der Herstellung der Schweißverbindungen erfordert.As materials for the production of diffusion-tight Fuel tanks offer metallic materials such as Steel or aluminum with which the Can completely avoid fuel diffusion. The Reintroduction of metallic fuel tanks is however problematic in that the currently double-shell construction of the made from sheet metal parts Fuel tank requires a flange seam that for example as roll seam welding for sheet metal parts made of steel materials and, for example, as a laser seam or as a MIG seam for sheet metal parts made of aluminum materials can be executed. These seams require a flange, which hampers the installation space and thus an optimal Space not allowed. Furthermore, the seams in a flange over a bending moment, which is a special care in the manufacture of the Welded joints required.

Aus dem Stand der Technik sind neben den bereits beschriebenen in zweischaliger Bauweise hergestellten Kraftstoffbehältern auch Kraftstoffbehälter für Lastkraftwagen bekannt, die dadurch hergestellt werden, daß aus Blechstreifen ein Rechteckrohr geformt wird, welches automatisch längsnahtgeschweißt wird und wobei die Enden des Rechteckrohres anschließend mit entsprechend geformten Böden verschlossen werden. Dieses Verfahren zur Herstellung von Kraftstoffbehältern ermöglicht keine Anpassung der äußeren Kontur des Kraftstoffbehälters beispielsweise an den kompliziert geformten Unterboden eines Personenkraftwagens.In addition to those from the prior art described manufactured in two-shell construction Fuel tanks also contain fuel tanks for Known trucks that are manufactured in that a rectangular tube is formed from sheet metal strips, which is automatically welded longitudinally and with the ends of the rectangular tube with correspondingly shaped Floors are closed. This manufacturing process of fuel tanks does not allow adjustment of the outer contour of the fuel tank, for example the intricately shaped underbody of a Passenger car.

Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters für Kraftfahrzeuge zur Verfügung zu stellen, mit Hilfe dessen Kraftstoffbehälter aus metallischen Werkstoffen bei komplizierter Formgebung besonders einfach hergestellt werden können.Starting from the prior art described above is the object of the present invention Process for the manufacture of a fuel tank for To provide motor vehicles with the help of it Fuel tanks made of metallic materials complicated shape particularly easy to manufacture can be.

Erfindungsgemäß ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein rohrförmiges Blechformteil aus einem Rohr durch Innenhochdruckumformen hergestellt wird und daß die Enden des rohrförmigen Blechformteils durch jeweils ein Abschlußblechformteil verschlossen werden. Die Herstellung des rohrförmigen Blechformteils durch Innenhochdruckumformen mit oder ohne Nachschieben ermöglicht die Herstellung von nahezu beliebigen Formen, wodurch die Anpassung des erfindungsgemäß hergestellten Kraftstoffbehälters an beispielsweise den Unterboden eines Personenkraftwagens ohne weiteres möglich ist. Der Verschluß der Enden des rohrförmigen Blechformteils durch jeweils ein Abschlußblechformteil läßt sich fertigungstechnisch wesentlich einfacher verwirklichen als die Verbindung zweier Halbschalen und erfordert darüber hinaus keine Flanschnaht.According to the invention, the previously derived and shown Object achieved in that a tubular sheet metal part made from a tube by hydroforming and that the ends of the tubular sheet metal part closed by an end plate molding become. The production of the tubular sheet metal part by means of internal high pressure forming with or without feeding enables the production of almost any shape, whereby the adaptation of the manufactured according to the invention Fuel tank to, for example, the underbody of a Passenger car is easily possible. The Closure of the ends of the tubular sheet metal part by one end plate molding can be manufacturing much easier to implement than the connection of two half-shells and requires above no flange seam.

Werden aus Gewichtsgründen AlMg- oder AlMgMn-Legierungen für die Blechformteile eingesetzt, so ist es zur Erhöhung der Umformbarkeit vorteilhaft, daß Innenhochdruckumformen bei Temperaturen von 150-300°C durchzuführen. Are AlMg or AlMgMn alloys for weight reasons used for the sheet metal parts, so it is to increase the formability advantageous that hydroforming to be carried out at temperatures of 150-300 ° C.

Da die Größe der üblicherweise verwendeten Kraftstoffbehälter Rohre mit großen Durchmessern als Ausgangsprodukte für das rohrförmige Blechformteil erfordern, ist es vorteilhaft, wenn das rohrförmige Blechformteil aus einem längsnahtgeschweißten Rohr hergestellt wird, da diese einfach mit großen Durchmessern herstellbar sind. Die als Ausgangsprodukte eingesetzten Rohre haben in der Regel einen einfachen - beispielsweise einen ovalen oder rechteckigen - Querschnitt, so daß ihre Herstellung preiswert ist.Because the size of the commonly used Fuel tank pipes with large diameters as Starting products for the tubular sheet metal part require, it is advantageous if the tubular Sheet metal part made of a longitudinally welded tube is produced because it is simply large in diameter are producible. The used as starting products Pipes usually have a simple one - for example an oval or rectangular - cross section so that their Manufacturing is inexpensive.

Eine weitere Optimierung der erfindungsgemäßen Herstellung eines Kraftstoffbehälters ist dadurch gewährleistet, daß beim Innenhochdruckumformen im rohrförmigen Blechformteil Lochungen und/oder Auszüge eingebracht werden. Dabei können beispielsweise Lochungen bereits durch den eigentlichen Vorgang des Innenhochdruckumformens, etwa mit einem bzw. einer in dem Innenhochdruck-Werkzeug vorgesehenen Stempel oder Matrize, in das Blechformteil eingebracht werden oder aber im Anschluß an den eigentlichen Vorgang des Innenhochdruckumformens auch in der Innenhochdruckform durch anschließende Bearbeitung eingebracht werden.A further optimization of the production according to the invention a fuel tank is ensured in that for internal high pressure forming in the tubular sheet metal part Perforations and / or extracts are introduced. You can for example, perforations through the actual one Process of hydroforming, for example with or a stamp provided in the internal high pressure tool or die, are introduced into the sheet metal part or but following the actual process of Hydroforming also in hydroforming can be introduced by subsequent processing.

Auch dadurch, daß das rohrförmige Blechformteil beim Innenhochdruckumformen zumindest an einem Ende beschnitten wird, läßt sich der Herstellungsprozeß weiter vereinfachen.Also in that the tubular sheet metal part at High pressure forming trimmed at least at one end the manufacturing process can be further simplified.

Das rohrförmige Blechformteil wird vorteilhafterweise nach dem Innenhochdruckumformen mit den üblicherweise in Kraftstoffbehältern vorgesehenen Schwallblechen sowie mit den Kraftstofffördereinrichtungen und den Kraftstoffmeßsystemen versehen.The tubular sheet metal part is advantageously after hydroforming with the usually in Provided baffle plates as well as with the fuel delivery systems and the Provide fuel measuring systems.

Fertigungstechnisch ist es vorteilhaft, wenn die Abschlußblechformteile in die Enden des rohrförmigen Blechformteils eingepreßt werden können und im Anschluß hieran mit dem rohrförmigen Blechformteil stoffschlüssig verbunden werden. Hierzu sind die Abschlußblechformteile gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Anschlußbereich eingezogen. Die Einzüge dienen beim Verschweißen der Abschlußblechformteile mit dem rohrförmigen Blechformteil als Badstütze für das Schmelzbad.From a manufacturing point of view, it is advantageous if the End sheet metal parts in the ends of the tubular Sheet metal part can be pressed and then then integral with the tubular sheet metal part get connected. For this purpose, the end plate molded parts according to a further embodiment of the invention Procedure moved in the connection area. The indents serve when welding the end plate molded parts with the tubular sheet metal part as a bath support for the Weld pool.

Das Einpressen der mit Einzügen versehenen Anschlußblechformteile in das rohrförmige Blechformteil ermöglicht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, daß eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Blechformteilen durch automatischens Stumpfnahtschweißen hergestellt wird. Diese Stumpfnähte sind statisch als auch dynamisch deutlich belastbarer als die heute bei aus Metallwerkstoffen hergestellten Kraftstoffbehältern üblichen Flanschschweißungen. Zum automatischen Stumpfnahtschweißen sind Schweißverfahren mit hoher Schweißgeschwindigkeit - Längsnahtschweißen mit Hochfrequenz, Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen, MAG- bzw. MIG-Schweißen sowie Plasma- und MIG-Plasma-Schweißen - einsetzbar, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren weiter optimiert wird.Pressing in the indented Connection sheet metal parts in the tubular sheet metal part enables a further advantageous embodiment of the inventive method in that a integral connection between the sheet metal parts is produced by automatic butt seam welding. These butt seams are both static and dynamic more resilient than today with metal materials manufactured fuel tanks usual Flange welding. For automatic butt welding are welding processes with high welding speed - longitudinal seam welding with high frequency, laser welding, Electron beam welding, MAG or MIG welding as well Plasma and MIG plasma welding - can be used, so that the inventive method is further optimized.

Eine Alternative zur stoffschlüssigen Verbindung mittels Schweißen besteht beispielsweise im Verkleben der Blechformteile.An alternative to the integral connection using For example, welding consists of gluing the Sheet metal parts.

Neben dem beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung weiter einen Kraftstoffbehälter für Kraftfahrzeuge mit mindestens zwei Blechformteilen. Ein derartiger Kraftstoffbehälter ist erfindungsgemäß dadurch vorteilhaft ausgestaltet, daß ein rohrförmiges Blechformteil als Innenhochdruck umgeformtes Rohr ausgebildet ist und daß zwei Abschlußblechformteile zum Verschließen der Enden des rohrförmigen Blechformteils als Böden ausgebildet sind. Ein solcher erfindungsgemäßer Kraftstoffbehälter weist, wie bereits oben ausführlich beschrieben, erheblich fertigungstechnische und funktionale Vorteile gegenüber den bekannten Kraftstoffbehältern auf.In addition to the described method, the invention relates further with a fuel tank for motor vehicles at least two sheet metal parts. Such one According to the invention, the fuel tank is thereby advantageously designed that a tubular Sheet metal part as a high pressure formed tube is formed and that two end sheet metal parts for Closing the ends of the tubular sheet metal part are designed as floors. Such an inventive Fuel tank points, as already detailed above described, significant manufacturing and functional advantages over the known Fuel tanks.

Aufgrund des ständigen Bestrebens nach Gewichtsreduzierungen im Kraftfahrzeugbau wird der erfindungsgemäße Kraftstoffbehälter besonders vorteilhaft dadurch weitergebildet, daß die Blechformteile aus einem Aluminiumwerkstoff bestehen.Because of the constant pursuit Weight reductions in motor vehicle construction will Fuel tank according to the invention is particularly advantageous further developed in that the sheet metal parts from one Aluminum material exist.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters für Kraftfahrzeuge bzw. den erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälter für Kraftfahrzeuge auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 9 nachgeordneten Patentansprüche andererseits auf die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Kraftstoffbehälters.In particular, there are now a multitude of options the inventive method for producing a Fuel tank for motor vehicles or the Fuel tank according to the invention for motor vehicles to design and develop. To do this for example, on the one hand referred to the Claims 1 and 9 subordinate claims on the other hand to the description of a preferred one Embodiment in connection with the drawing. In the drawing shows the only figure cut through an embodiment of an invention manufactured fuel tank.

Das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Kraftstoffbehälters 1 weist ein rohrförmiges Blechformteil 2 und zwei mit dem rohrförmigen Blechformteil 2 stoffschlüssig verbundene Abschlußblechformteile 3, 4 auf. Das rohrförmige Blechformteil 2 weist an der oberen Seite eine an den Unterboden eines Personenkraftwagens angepaßte komplizierte Oberfläche auf, die erfindungsgemäß dadurch hergestellt wird, daß das rohrförmige Blechformteil 2 aus einem nicht dargestellten Rohr mit einfachem Querschnitt durch Innenhochdruckumformen gefertigt wird. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem rohrförmigen Blechformteil 2 und den Abschlußblechformteilen 3, 4 ist bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel als nicht im Detail dargestellte Schweißnaht 5, 6 ausgeführt.The embodiment shown in the single figure of a fuel tank 1 produced according to the invention has a tubular sheet metal part 2 and two end sheet metal parts 3 , 4 which are integrally connected to the tubular sheet metal part 2 . The tubular sheet metal part 2 has on the upper side a complicated surface adapted to the underbody of a passenger car, which is produced according to the invention in that the tubular sheet metal part 2 is produced from a tube, not shown, with a simple cross section by internal high pressure forming. A material connection between the tubular sheet metal part 2 and the end sheet metal parts 3 , 4 is carried out in the embodiment shown in the single figure as a weld 5 , 6 not shown in detail.

Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters 1 sind die Abschlußblechformteile 3, 4 als vorgeformte Böden ausgebildet. Denkbar ist auch die Verwendung von Abschlußblechformteilen komplizierter Formgebung, die beispielsweise im Tiefzug hergestellt werden.In the embodiment of a fuel tank 1 according to the invention shown in the single figure, the end plate molded parts 3 , 4 are designed as preformed bottoms. It is also conceivable to use end plate shaped parts of complicated shapes, which are produced, for example, in deep drawing.

Die Herstellung des Rohres mit einfachem Querschnitt als Ausgangsprodukt für das rohrförmige Blechformteil 2 erfolgt beispielsweise über eine Rollformanlage, in der beispielsweise ein ovales oder rechteckiges Rohr längsnahtgeschweißt und auf Länge geschnitten wird. Alternativ ist auch die Formung eines Rechteckrohres aus Blechstreifen und anschließende automatische Längsnahtschweißung möglich.The manufacture of the tube with a simple cross-section as the starting product for the tubular sheet metal part 2 is carried out, for example, via a roll forming system in which, for example, an oval or rectangular tube is welded lengthwise and cut to length. Alternatively, it is also possible to form a rectangular tube from sheet metal strips and then to weld it automatically.

Als Werkzeug für die Innenhochdruckumformpresse wird üblicherweise ein zweigeteiltes Werkzeug verwendet, in welches das Rohr eingelegt wird und mit oder ohne Nachschieben durch Innenhochdruck umgeformt wird.As a tool for the hydroforming press usually uses a two-part tool, in which the tube is inserted and with or without Pushing is formed by internal high pressure.

Claims

1. A method for producing a fuel tank for motor vehicles, in which the fuel tank is made of at least two sheet metal parts, characterized in that a tubular sheet metal part is produced from a tube by internal high pressure forming and that the ends of the tubular sheet metal part are each closed by an end sheet metal part.

2. The method according to claim 1, characterized in that for Sheet metal parts made of AlMg or AlMgMn alloys Internal high pressure forming at temperatures of 150-300 ° C is carried out.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the tubular sheet metal part made of a longitudinally welded Pipe is manufactured.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at Internal high pressure forming in the tubular sheet metal part Perforations and / or extracts are introduced.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the tubular sheet metal part for hydroforming is trimmed at least at one end.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the Provide tubular sheet metal part with baffle plates becomes.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the End sheet metal parts retracted in the connection area become.

6. The method according to claim 7, characterized in that a integral connection between the sheet metal parts is produced by automatic butt seam welding.

9. Fuel tank ( 1 ) for motor vehicles with at least two sheet metal parts ( 2 , 3 , 4 ), in particular produced with the aid of a method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a tubular sheet metal part ( 2 ) is designed as an internally high pressure formed tube and two end sheet metal parts ( 3 , 4 ) are formed for closing the ends of the tubular sheet metal part.

10. Fuel tank according to claim 9, characterized in that the sheet metal parts ( 2 , 3 , 4 ) consist of an aluminum material.