DE102005053220A1

DE102005053220A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks sowie nach diesem Verfahren hergestellter Kraftstofftank

Info

Publication number: DE102005053220A1
Application number: DE200510053220
Authority: DE
Inventors: Hans Hornig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2007-05-10

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks, insbesondere für Fahrzeuge, mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Tankschale aus Stahlblech, die jeweils einen abstehenden flanschartigen Rand aufweisen, wobei die flanschartigen Ränder jeweils eine dem jeweils anderen flanschartigen Rand zugeordnete Seite und eine gegenüberliegende Flanschaußenseite aufweisen, DOLLAR A - Aneinandersetzen der beiden Tankschalen, so dass die einander zugeordneten Seiten der flanschartigen Ränder aneinander anliegen, DOLLAR A - Ansetzen eines ersten Werkzeugs an die gegenüberliegende Seite des ersten flanschartigen Rands und eines zweiten Werkzeugs an die gegenüberliegende Seite des zweiten flanschartigen Rands, derart, dass die beiden flanschartigen Ränder durch die beiden Werkzeuge in einer ersten Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu den einander zugeordneten Seiten der flanschartigen Ränder ist, aneinander gepresst werden. DOLLAR A Mittels mindestens einer Schwingungserzeugungseinrichtung werden die beiden Werkzeuge in einer Ebene, die quer zu der ersten Richtung ist, derart in Schwingungen versetzt, dass die beiden flanschartigen Ränder mit ihren einander zugeordneten Seiten aneinander reiben und durch die dabei entstehende Reibungswärme miteinander verschweißen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Kraftstoffbehälter für Fahrzeuge werden neuerdings aus Emissionsgründen wieder aus Stahlblech hergestellt. Üblicherweise werden hierfür Edelstahlbleche verwendet. Kraftstofftanks aus Blech werden aus zwei Tankschalenhälften hergestellt, die jeweils einen flanschartigen umlaufenden Rand aufweisen. Die beiden Tankschalenhälften werden aneinander gesetzt, so dass die flanschartigen Ränder aneinander anliegen. Anschließend werden die beiden Ränder durch Plasmaschweißen oder Lichtbogenschweißen miteinander verschweißt. Sowohl das Plasmaschweißen als auch das Lichtbogenschweißen sind sehr zeitintensiv. Aufgrund des damit verbundenen hohen Wärmeeintrags sind diese Schweißverfahren auch relativ anfällig für Prozessstörungen, was dann in der Regel eine Nachbearbeitung erforderlich macht. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Flansche der Tankschalenhälften relativ breit sein müssen, um eine Einspannung bzw. Fixierung in der Schweißvorrichtung zu ermöglichen. Je breiter die Flansche sind, desto geringer ist bei einem vorgegebenen Einbauraum im Fahrzeug das darstellbare effektive Tankvolumen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks anzugeben, das kurze Prozesszeiten, eine hohe Prozesssicherheit und eine hohe Schweißnahtqualität ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden, ähnlich wie beim Stand der Technik, zwei Tankschalen miteinander verschweißt. Die beiden Tankschalen können aus Metall, wie z.B. Stahlblech, Aluminiumblech etc. oder aus Kunststoff hergestellt sein. Sie weisen an ihren Rändern jeweils einen abstehenden flanschartigen Rand auf. Die flanschartigen Ränder wiederum weisen jeweils eine dem jeweils anderen flanschartigen Rand zugeordnete Seite bzw. "Berührfläche" und eine dieser gegenüberliegende "Flanschaußenseite" auf. Die beiden Tankschalen werden aneinander gesetzt, so dass die einander zugeordneten Seiten der flanschartigen Ränder aneinander anliegen. In einem nächsten Schritt werden an die gegenüberliegenden Seiten der beiden flanschartigen Ränder jeweils Werkzeuge angesetzt. Mit den Werkzeugen werden die beiden flanschartigen Ränder in einer ersten Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu den einander zugeordneten Seiten der flanschartigen Ränder ist, aneinander gepresst. Die einander zugeordneten Seiten der flanschartigen Ränder liegen also aneinander an.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass mittels mindestens einer Schwingungserzeugungseinrichtung die beiden Werkzeuge in einer Ebene, die quer zu der ersten Richtung bzw. die parallel zu den einander zugeord neten Seiten der flanschartigen Ränder ist, in Schwingungen versetzt werden. Dies führt dazu, dass die beiden flanschartigen Ränder mit ihren einander zugeordneten und aneinander anliegenden Seiten aneinander reiben und durch die dabei entstehende Reibungswärme miteinander verschweißt.

Mit einem derartigen Schweißverfahren können innerhalb weniger Sekunden die beiden Tankschalen miteinander verschweißt werden. Versuche haben ergeben, dass das Verfahren mit einer sehr hohen Prozesssicherheit hinsichtlich der Schweißnahtqualität durchführbar ist. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die flanschartigen Ränder im Reibschweißwerkzeug automatisch geglättet werden. Aufgrund der hohen Prozesssicherheit und der hohen Schweißnahtgüte fällt praktisch keine Nacharbeit an. Im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverfahren können Kraftstofftanks mit relativ geringen Flanschbreiten hergestellt werden. Ein wesentlicher Vorteil ist ferner darin zu sehen, dass man hinsichtlich der Formgestaltung des Tanks frei ist. Die Tankschalen müssen also in Bezug auf ihre Ränder nicht rotationssymmetrisch sein.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Tankschale eines Tanks gemäß der Erfindung;
2 einen Querschnitt durch die Tankschalen im Bereich der flanschartigen Ränder;
3 eine Draufsicht auf eine Tankschale eines Tanks gemäß der Erfindung, wobei schematisiert mehrere Schwingungserzeugungseinrichtungen dargestellt sind; und
4 einen Querschnitt durch einen Kraftstofftank gemäß der Erfindung.
1 zeigt eine aus einem Stahlblech hergestellte Tankschale 1, die einen umlaufenden flanschartigen Rand 2 aufweist. Aus zwei derartigen Tankschalen, die beispielsweise aus einem Edelstahlblech hergestellt sein können, kann ein Kraftstofftank hergestellt werden.
2 zeigt einen Querschnitt durch einen derartigen Kraftstofftank im Bereich der flanschartigen Ränder der Tankschalen. Der Kraftstofftank besteht aus einer unteren Tankschale 1 und einer oberen Tankschale 1', die jeweils einen seitlich abstehenden, umgebördelten flanschartigen Rand 3 bzw. 3' aufweisen. Die beiden flanschartigen Ränder wiederum weisen einander zugeordnete Seiten 4, 4' und diesen gegenüberliegende Außenseiten 5, 5' auf. Bei der Herstellung des Kraftstofftanks werden die beiden Tankschalen 1, 1' zunächst aneinander gesetzt, so dass die einander zugeordneten Seiten 4, 4' der flanschartigen Ränder 3, 3' aneinander anliegen. Anschließend wird an die Außenseite 5 der unteren Tankschale 1 ein unteres Werkzeug 6 und an die Außenseite 5' der oberen Tankschale 1' ein oberes Werkzeug 6' angesetzt. Durch die beiden Werkzeuge 6, 6' werden die beiden Tankschalen 1, 1' an ihren flanschartigen Rändern zusammengedrückt.
Wie in 3 angedeutet ist, sind entlang der flanschartigen Ränder 3, 3' mehrere Schwingungserzeugungseinrichtungen 7–12 angeordnet. Mittels der Schwingungserzeugungseinrichtungen werden die Werkzeuge 6, 6' in Querschwingungen versetzt, was in 4 durch die mit F_Quer bezeichneten Pfeile angedeutet ist. Dies führt dazu, dass die beiden flanschartigen Ränder 3, 3' mit ihren einander zugeordneten und aneinander anliegenden Seiten 4, 4' (vgl. 1) aneinander reiben und durch die dabei entstehende Rei bungswärme miteinander verschweißen, was am besten aus 2 ersichtlich ist.
Es kann vorgesehen sein, dass jeder der Schwingungserzeugungseinrichtungen 7–12 jeweils eine zweite Schwingungserzeugungseinrichtung zugeordnet ist, wobei die eine Schwingungserzeugungseinrichtung an dem unteren Werkzeug 6 und die andere an dem oberen Werkzeug 6', oder umgekehrt, angreift. Ferner kann vorgesehen sein, dass jeweils ein Paar solcher Schwingungserzeugungseinrichtungen einander entgegensetzt oszillieren, wodurch maximale Reibleistung erzeugt werden kann.
Wie aus den 1 und 3 ersichtlich ist, können mit dem oben beschriebenen Verfahren auch Kraftstofftanks hergestellt werden, die in Bezug auf ihre flanschartigen Ränder nicht rotationssymmetrisch bzw. rotationsasymmetrisch sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks, insbesondere für Fahrzeuge, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Tankschale (1, 1'), die jeweils einen abstehenden flanschartigen Rand (3, 3') aufweisen, wobei die flanschartigen Ränder (3, 3') jeweils eine dem jeweils anderen flanschartigen Rand (3, 3') zugeordnete Seite (4, 4') und eine gegenüberliegende Flanschaußenseite (5, 5') aufweisen, – Aneinandersetzen der beiden Tankschalen (1, 1'), so dass die einander zugeordneten Seiten (4, 4') der flanschartigen Ränder (3, 3') aneinander anliegen, – Ansetzen eines ersten Werkzeugs (6) an die gegenüberliegende Seite (5) des ersten flanschartigen Rands (3) und eines zweiten Werkzeugs (6') an die gegenüberliegende Seite (5') des zweiten flanschartigen Rands (3'), derart, dass die beiden flanschartigen Ränder (3, 3') durch die beiden Werkzeuge (6, 6') in einer ersten Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu den einander zugeordneten Seiten (4, 4') der flanschartigen Ränder (3, 3') ist, aneinander gepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schwingungserzeugungseinrichtung (7–12) vorgesehen ist, welche die beiden Werkzeuge (6, 6') in einer Ebene, die quer zu der ersten Richtung ist, derart in Schwingungen versetzt, dass die beiden flanschartigen Ränder (3, 3') mit ihren einander zugeordneten Seiten (4, 4') aneinander reiben und durch die dabei entstehende Reibungswärme miteinander verschweißen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der flanschartigen Ränder (3, 3') mehrere Schwingungserzeugungseinrichtungen (7–12) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass erste Schwingungserzeugungseinrichtungen (7–12) vorgesehen sind, die an dem ersten Werkzeug (6) angreifen und zweite Schwingungserzeugungseinrichtungen, die an dem zweiten Werkzeug (6') angreifen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schwingungserzeugungseinrichtungen (7–12) in Bezug auf die zweiten Schwingungserzeugungseinrichtungen entgegengesetzt oszillieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die flanschartigen Ränder (3, 3') in einer Umfangsrichtung der Ränder (3, 3') gesehen rotationsasymmetrisch sind.
Kraftstofftank, insbesondere für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank nach einem Verfahren eines der Ansprüche 1–5 hergestellt ist.
Kraftstofftank, insbesondere für Fahrzeuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankschalen des Kraftstofftanks aus Stahlblech hergestellt sind.
Kraftstofftank, insbesondere für Fahrzeuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankschalen des Kraftstofftanks aus Kunststoff hergestellt sind.