DE19938847C2

DE19938847C2 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers

Info

Publication number: DE19938847C2
Application number: DE19938847A
Authority: DE
Inventors: Fritz Roesch
Original assignee: Alcan Deutschland GmbH
Current assignee: Novelis Deutschland GmbH
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: CA2386498A1; WO2001012357A1; JP2003507186A; US20020108229A1; DE19938847A1; EP1204494A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus Aluminium oder Aluminiumlegierungsblech, insbesondere eines Tanks, mit zumindest einer darin angeordneten Leitung besteht aus folgenden Schritten: DOLLAR A - Bereitstellen zumindest eines flachen Blechzuschnitts, DOLLAR A - Anbringen zumindest einer Leitung an denjenigen Flächen des Blechzuschnitts, welche die Innenflächen des auszubildenden Hohlkörpers bilden, DOLLAR A - Falten und/oder Aufeinanderlegen des Blechzuschnitts bzw. der Blechzuschnitte und Verbinden der Randbereiche miteinander, derart, daß eine - mit Ausnahme zumindest einer Zuleitung - geschlossene Gestaltung entsteht, und DOLLAR A - Formung des Hohlkörpers durch Aufbringen von Innenhochdruck über die Zuleitung.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers mit zumindest einer darin angeordneten Leitung, insbesondere eines Tanks, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

Bei Hohlkörpern mit darin angeordneten Leitungen, typischerweise Tanks, besteht zum einen die Notwendigkeit, diese nach außen hin hermetisch abzudichten. Zum anderen müssen Vorkehrungen zur Entlüftung, für den Flüssigkeitszu- und -abfluß, zur Erfassung des Füllstandes und für weitere derartige Maßnahmen getroffen werden. Hierfür sind Leitungen erforderlich, die zumindest bereichsweise innerhalb des Hohlkörpers angeordnet sind. Beispielsweise muß vom höchsten Punkt eines Tanks eine Entlüftungsleitung zur Außenseite geführt werden.

Stand der Technik

Im Stand der Technik sind zum einen Tanks aus Stahlblech bekannt, die dadurch hergestellt werden, daß zwei Halbschalen getrennt voneinander, beispielsweise durch Tiefziehen, in die erforderliche Form gebracht werden. Nachfolgend werden die notwendigen Einbauteile, wie z. B. die Pumpe, notwendige Versorgungsleitungen und die Entlüftungsleitung in das Innere einer Halbschale eingebaut. Abschließend werden die beiden Halbschalen aufeinandergesetzt und entlang der aneinandergefügten Ränder miteinander verschweißt.

Zum anderen gibt es im Stand der Technik Tanks aus Kunststoff, bei denen der den Tank bildende Hohlkörper durch Blasformen ausgebildet wird. Nachfolgend werden außen an den Tank die erforderlichen Leitungen angebracht. Eine Montage der Leitungen im Inneren des Tanks ist in diesem Fall nicht möglich, da die Leitungen nicht in das Halbzeug eingebracht werden können, das durch Blasformen zu dem Hohlkörper geformt wird. Damit die verschiedenen Leitungen ihre Funktion erfüllen können, müssen sie durch geeignete Verbindungselemente in das Innere des Tanks geführt werden. Diese Durchtritte in das Innere des Tanks sind besonders anfällig für Leckage. Dies gilt in gleicher Weise für die Anbringung der Pumpe an den bekannten Kunststofftanks, die über Flansche und/oder Verschraubung erfolgt, wobei zwischen den aneinandergefügten Flächenbereichen Dichtungen eingesetzt werden. Hierbei kann jedoch nicht mit der geforderten Sicherheit eine Dichtheit gewährleistet werden, die den Vorschriften, die sich in naher Zukunft noch verschärfen werden, entspricht.

Neben dem Erfordernis einer größtmöglichen Dichtheit nach außen hin und der gleichzeitigen Beibehaltung der Möglichkeit, erforderliche Einrichtungen, wie Leitungen und Pumpen, vorzusehen, bestehen wesentliche Aspekte bei der Herstellung eines Hohlkörpers, insbesondere eines Tanks, darin, diesen gleichzeitig robust und möglichst leicht auszubilden, und darüber hinaus eine einfache und kostengünstige Herstellung zu ermöglichen.

Die Forderung nach einem leichten Tank wird beispielsweise durch die Verwendung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für die Herstellung des Hohlkörpers erfüllt. Hierdurch wird für den Hohlkörper ein Material gewählt, das zum einen eine robuste Gestaltung des Hohlkörpers, insbesondere eines Tanks, ermöglicht und zum anderen zu einem akzeptablen Gewicht des entstehenden Tanks führt. Die Verwendung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen führt jedoch aufgrund der Besonderheiten dieses Materials, insbesondere einer schlechteren Verformbarkeit und Schweißeignung dazu, daß sich das für Tanks aus Stahlblech bewährte Verfahren hierfür nicht eignet. Zum einen können komplizierte Tankformen, die aus Stahlblech ohne weiteres ausgebildet werden können, aus Aluminiumblech nicht ohne weiteres durch Ziehverfahren geformt werden. Zum anderen sind die Schweißeigenschaften von Aluminium oder Aluminiumlegierungen nicht dazu geeignet, zwei aus Aluminium ausgebildete Halbschalen entlang des gesamten Umfangs miteinander zu verschweißen.

Aus diesem Grund müssen für die Herstellung eines Hohlkörpers aus Aluminium besondere Fertigungsverfahren gewählt werden, die auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden. Im wesentlichen werden hierbei ein oder mehrere flache Blechzuschnitte gefaltet oder aufeinandergelegt und entlang ihrer Ränder derart miteinander verbunden, daß eine - mit Ausnahme zumindest einer Zuleitung - geschlossene Gestaltung entsteht. In diese wird nachfolgend auf hydraulischem oder pneumatischem Weg Innenhochdruck eingebracht, so daß sich die miteinander verbundenen Blechzuschnitte zu einem Hohlkörper verformen, sie werden gewissermaßen aufgeblasen oder aufgepumpt.

Ein solches Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers, insbesondere eines Tanks, aus Aluminium offenbart die DE 195 31 035 C2. Das hier beschriebene Verfahren beinhaltet das Aufeinanderlegen und stellenweise Verbinden der Ränder von flachen Blechzuschnitten aus Aluminium, das Einlegen der verbundenen Blechzuschnitte in eine verschließbare geeignete Form und das Einbringen von erhitztem Öl zwischen die Blechzuschnitte, wodurch diese umgeformt und zur Bildung des Hohlkörpers auseinandergewölbt werden. Das Öl wird dabei durch einen Rohrstutzen eingeleitet, der zwischen den Blechzuschnitten eingelötet ist. Weitere Leitungen wie beispielsweise Entlüftungsleitungen können ebenfalls an Randstellen der Blechlagen eingelötet werden. Im übrigen wird im Hinblick auf die vorangehend angesprochenen Aspekte des Fertigungsverfahrens von Hohlkörpern aus Aluminiumblechen auf die vorangehend genannte Druckschrift der Anmelderin sowie auf die von der Anmelderin eingereichte Patentanmeldung DE 198 51 259 A1 verwiesen, deren Offenbarung in Hinblick auf das Herstellungsverfahren von Hohlkörpern aus Aluminium- oder Aluminiumlegierungsblechen durch diesen Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Es sei jedoch angemerkt, dass an den Einlötstellen der verschiedenen Leitungen in den Randbereichen zwischen zwei Blechzuschnitten die geforderte Dichtheit kaum gewährleistet werden kann.

Darstellung der Erfindung

Demzufolge besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers mit zumindest einer darin angeordneten Leitung zu schaffen, mittels dessen auf kostengünstige Art und Weise ein robuster, leichter und darüber hinaus hermetisch nach außen hin dichter Hohlkörper ausgebildet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das im Patentanspruch 1 beschriebene Verfahren.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Möglichkeit aufgezeigt, bei den genannten Herstellungsverfahren die notwendigen Leitungen vorzusehen, ohne die Dichtheit des Behälters nach außen hin zu gefährden. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß an dem Blechzuschnitt bzw. den mehreren Blechzuschnitten an den späteren Innenflächen des zu formenden Hohlkörpers vor dem Falten und/oder Aufeinanderlegen der Blechzuschnitte die notwendigen Leitungen angebracht werden. In diesem Zusammenhang bietet die Verwendung von Aluminiumblech und die Anwendung der erwähnten Herstellungsverfahren gegenüber einem Verfahren zur Herstellung eines Kunststofftanks den wesentlichen Vorteil, daß vor dem Formen der aufeinandergelegten oder gefalteten Blechzuschnitte zu dem Hohlkörper eine Bearbeitung der Innenflächen des zu formenden Hohlkörpers, und insbesondere das Anbringen von Leitungen, möglich ist. In dem aufeinandergelegten oder gefalteten Zustand weist das so entstandene Zwischenprodukt eine gewisse Dicke auf, die durch die vorherige Einbringung und Befestigung der erforderlichen Leitungen nur unwesentlich erhöht wird, und die Verformbarkeit durch Innenhochdruck nicht beeinträchtigt.

Die Anbringung der Leitungen im Inneren des entstehenden Hohlkörpers bietet den wesentlichen Vorteil, daß diese nicht zur Außenseite geführt werden müssen, was zu den vorangehend beschriebenen Dichtigkeitsproblemen führt, die bei einem Kunststofftank unvermeidbar sind. Vielmehr bleiben erfindungsgemäß die Leitungen im Inneren des Tanks. Beispielsweise kann die stets erforderliche Entlüftungsleitung im Inneren des Tanks und des zugehörigen Einfüllstutzens von der höchsten Stelle des Tanks zu dem Ausgangsbereich des Einfüllstutzens geführt werden. Ferner können Versorgungsleitungen, die zwischen unterschiedlichen Bereichen eines kompliziert geformten Tanks und ggf. zwischen mehreren Pumpen vorgesehen sind, vor dem Falten der Blechzuschnitte und dem Formen des Hohlkörpers verlegt und an den Innenflächen angebracht werden, so daß auch in diesem Zusammenhang keine neuralgischen Stellen im Hinblick auf die Dichtigkeit geschaffen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem wegen der Verwendung von Aluminium die Vorgehensweise bei der Verarbeitung von Stahl nicht anwendbar ist, führt insgesamt erstmals in einem anforderungsgerechten Hohlkörper aus Aluminium. Insbesondere kann durch das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt ein Tank erzeugt werden, der die Anforderung an die Dichtigkeit erfüllt, mit den notwendigen Leitungen und sonstigen Einrichtungen versehen ist und darüber hinaus aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, die bislang nicht für die Herstellung von Tanks in dieser Form verwendet wurden.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen beschrieben.

In der Praxis hat sich eine Anbringung der Leitungen an den Innenflächen des zu formenden Hohlkörpers als günstig erwiesen, die durch Haltehaken erfolgt.

In vorteilhafter Weise kann die Anbringung durch Haltehaken besonders einfach und zuverlässig dadurch gestaltet werden, daß diese an die Innenflächen punktgeschweißt werden.

Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch weitergebildet werden, daß eine Pumpe und/oder die im Zusammenhang mit einer elektrischen Füllstandsanzeige erforderlichen Einrichtungen dadurch an den Tank angebracht werden, daß dieser geöffnet wird und die Öffnung nachfolgend mit einem Deckel verschlossen wird, in den die genannten Einrichtungen fest eingebaut sind. Der Deckel kann mit dem vergleichsweise kurzen Rand der ausgebildeten Öffnung beispielsweise durch Schweißen oder Löten hermetisch dicht verbunden werden, so daß auch in diesem Bereich keine Leckage zu befürchten ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht zweier aufeinandergelegter und mit den erforderlichen Leitungen versehener Blechzuschnitte;

Fig. 2 eine schematische Ansicht des geformten und für die Anbringung einer Pumpe geöffneten Tanks; und

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines mit einer Pumpe versehenen Tanks.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Zustand gezeigt, in dem zwei flache Blechzuschnitte 10 und 12 aufeinandergelegt und entlang ihrer Ränder 14 miteinander verbunden sind. Hierbei wurden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens an den oberen Blechzuschnitt 10 vorangehend die erforderlichen Leitungen, beispielsweise eine Entlüftungsleitung 16, sowie eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung 18 zum und vom Motor an derjenigen Fläche des oberen Blechzuschnitts 10 angebracht, die im Endzustand eine Innenfläche des auszubildenden Hohlkörpers darstellt. Die Möglichkeit der Anbringung der Leitung an der späteren Innenfläche des Blechzuschnitts 10 ist bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Aluminiumblechen im Gegensatz zu einer Formung des Hohlkörpers aus einem Kunststoff-Halbzeug gegeben, weil die Blechzuschnitte zunächst getrennt voneinander vorgesehen und nachfolgend aufeinandergelegt werden. Dies ist sowohl bei dem Verfahren gemäß der DE 195 31 035 C2 der Anmelderin als auch deren Anmeldung DE 196 51 259 der Fall, gemäß der ein einziger Blechzuschnitt in geeigneter Weise gefaltet wird, wobei nachfolgend die Randbereiche miteinander verbunden werden.

In dem gezeigten Fall erfolgt die Anbringung der Leitungen 16, 18 an der Innenfläche des Blechzuschnitts 10 durch mehrere Haltehaken 20, die durch Punktschweißen an dem Blechzuschnitt 10 befestigt werden können, was in der Zeichnung schematisch angedeutet ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt darüber hinaus die Besonderheit vor, daß der Vor- und Rücklauf zum und vom Motor durch den Blechzuschnitt 10 geführt ist, was jedoch durch geeignete Fügeverfahren in einer Art und Weise möglich ist, welche die Dichtigkeit in diesem Bereich nicht beeinträchtigt.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, werden die in dieser Weise vorbereiteten Blechzuschnitte 10, 12 nachfolgend durch das Einbringen von Innenhochdruck zwischen diese, wie es ausführlich in den oben genannten Schriften beschrieben ist, gegebenenfalls in Zusammenwirkung mit einer Hohlform, in welche die miteinander verbundenen Zuschnitte eingelegt werden, derart entfaltet und/oder ausgewölbt, daß der in Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung gezeigte Hohlkörper entsteht. In diesem wird nachfolgend eine Öffnung 22 ausgebildet, in die ein Deckel mit daran angebrachten weiteren Einrichtungen eingesetzt werden kann.

Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Wie sich aus der schematischen Darstellung ergibt, ist in den Deckel 24 eine Kraftstoffpumpe 26 sowie die Einrichtungen und elektrischen Leitungen, die im Zusammenhang mit der Füllstandsanzeige erforderlich sind, eingebaut. Der Vor- und Rücklauf ist im Inneren des Tanks an die Pumpe angeschlossen, was dadurch im Rahmen der Herstellung ermöglicht wird, daß die Öffnung 22 mit einem ausreichend großen Durchmessser, mindestens 100 mm, ausgebildet wird, so daß manuell beim Einsetzen des Deckels 24 und der daran angebrachten Pumpe 26 die erforderlichen Leitungen angeschlossen werden können. Der Deckel 24 kann nachfolgend durch Schweißen oder Löten vollständig dicht mit dem Rand der Öffnung 22 verbunden werden, so daß auch in dieser Zone die Dichtigkeit des entstandenen Tanks gewährleistet ist. Folglich wird gemäß der Erfindung ein Hohlkörper aus Aluminium- oder Aluminiumlegierungsblechen mittels geeigneter Herstellungsverfahren geschaffen, der mit den erforderlichen Einbauten versehen ist, und bei dem dennoch die Dichtheit sichergestellt ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus Aluminium- oder Aluminiumlegierungsblech, insbesondere eines Tanks, mit zumindest einer darin angeordneten Leitung (16, 18), mit folgenden Schritten:

- Bereitstellen zumindest eines flachen Blechzuschnitts (10, 12),
- Anbringen zumindest einer Leitung (16, 18), insbesondere einer Entlüftungsleitung (16) oder einer Vorlauf- und Rücklaufleitung (18), an denjenigen Flächen des Blechzuschnitts (10), welche die Innenflächen des auszubildenden Hohlkörpers bilden,
- Falten und/oder Aufeinanderlegen des Blechzuschnitts oder der Blechzuschnitte (10, 12) und Verbinden der Randbereiche (14) miteinander derart, daß eine - mit Ausnahme zumindest einer Zuleitung - geschlossene Gestaltung entsteht, und
- Formung des Hohlkörpers durch Aufbringen von Innenhochdruck über die Zuleitung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Leitungen unter Verwendung von Halteha ken angebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Haltehaken an die Innenflächen punktge schweißt werden.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nachfol gend der geformte Hohlkörper geöffnet wird, und ein Deckel mit einer darin eingebauten Pumpe und/oder weiteren Einrichtungen daran angebracht wird, indem der Deckel mit dem Hohlkörper dicht verbunden, ins besondere verschweißt oder verlötet wird.