DE19848523C2 - Kraftstoffbehälter und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter für Auto­ mobile aus einer metallischen Oberschale und einer metal­ lischen Unterschale, welche über an ihren umlaufenden Rändern angegliederte Flansche verbunden sind sowie Ver­ fahren zur Herstellung eines solchen Kraftstoffbehälters.

Im Kraftstoffbehälter eines Automobils wird der Kraft­ stoff zur Versorgung der Verbrennungskraftmaschine mitge­ führt. An den Kraftstoffbehälter ist ein Einfüllrohr zur Betankung sowie mindestens eine Betriebsbelüftung und eine Betankungsbelüftung angeschlossen. Kraftstoffbehäl­ ter gibt es in Ausführungen aus Metall und aus Kunst­ stoff.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffbe­ hälter aus Metall. Diese bestehen aus einer üblicherweise durch Tiefziehen hergestellten Oberschale und einer Un­ terschale, welche in weiteren Fertigungsschritten vom Kraftstoffbehälter verbunden werden. Das Fügen von Ober- und Unterschale erfolgt durch Rollnahtschweißen, Laser­ schweißen und ähnliche Verfahren.

Nachteilig wirkt sich bei diesen Bauformen aus, dass die umlaufenden Flansche über die Ränder bzw. die Außenfläche des Kraftstoffbehälters vorstehen. Hierdurch kann der im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum, welcher durch die Geometrie des Fahrzeugs vorgegeben ist, nicht voll ausgenutzt werden. Dies wirkt sich nachteilig auf die Einbauverhältnisse aus. Auch kann durch diesen nicht nutzbaren Totraum nur ein Kraftstoffbehälter mit entspre­ chend geringerem Fassungsvermögen eingebaut werden.

Um den Bauraum für einen Kraftstoffbehälter optimal aus­ zunutzen, ist man deshalb bestrebt, die über die Behäl­ teraußengeometrie hinaus ragende Flanschbreite zu mini­ mieren. Bisher wird dies einerseits durch eine Verringe­ rung der Flanschbreite versucht oder andererseits durch Umformen der Flansche, beispielsweise durch Abkanten. Diese Vorgehensweisen haben bereits zu einer verbesserten Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauvolumens ge­ führt.

Die DE 197 40 471 C1 offenbart einen modularen Fahrzeugbehälter aus Metallwerkstoff zur Aufnahme von flüssigen Betriebsstoffen. Der Fahrzeugbehälter weist wenigstens einen rohrförmigen Mittelabschnitt auf, der stirnseitig an seinen beiden offenen Enden durch an diesen mittels umfangsseitig umlaufender Falze befestigbare Böden abschließbar ist. Bedarfsweise ist der rohrförmige Mittelabschnitt durch über die Falze befestigbare zusätzliche rohrförmige Mittelabschnitte und/oder rohrförmige Endabschnitte in beliebiger Anzahl erweiterbar. Die rohrförmigen Mittelabschnitte können im Bereich ihrer Enden im Querschnitt reduziert sein, wobei die Falze die Mittel- und Endabschnitte konturenmäßig nicht überragen.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen geometrisch verbesserten Kraft­ stoffbehälter aus Metall zu schaffen, bei dem die über die Behälteraußengeometrie vorragenden Flanschbereiche minimiert sind sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Kraftstoffbehälter aufzuzeigen.

Die Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.

Danach sind die sich an die Flansche der umlaufenden Rän­ der der Oberschale und der Unterschale anschließenden Wandabschnitte mindestens abschnittsweise zum Behälter­ innenraum hin verlagert, so dass die Flansche mit ihren äußeren Stirnseiten etwa bündig zur Außenfläche der Rän­ der liegen.

Hierdurch ist gewährleistet, dass die Flansche nicht mehr bzw. kaum noch über die Außengeometrie des Kraftstoffbe­ hälters vorragen. Demzufolge kann das zur Verfügung ste­ hende Bauvolumen eines Kraftfahrzeugs besser ausgenutzt werden und volumenmäßig größere Kraftstoffbehälter zum Einsatz gelangen.

Es ist möglich, die Flansche des Metallkraftstoffbehäl­ ters komplett oder nur in Teilbereichen umzuformen. Bei der Umformung werden die Flansche erfindungsgemäß so ein­ gezogen, dass der Überstand ihrer äußeren Stirnkanten ge­ genüber der Behälteraußengeometrie minimiert ist.

Aus zieh- bzw. umformtechnischen Gründen kann es vorteil­ haft sein, die Ränder von Ober- und Unterschale bzw. die zu verformenden Wandabschnitte zunächst nach außen hin auszustellen. Durch diese Formgebung wird entsprechend Material vorgehalten für die anschließende Verformung der Wandabschnitte mit der Verlagerung der Flansche nach in­ nen. Dies vereinfacht den Umformvorgang und beugt Mate­ rialverjüngungen vor.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 sind die nach innen verlagerten Wandabschnitte annähernd S-förmig gekrümmt ausgebildet. Hierdurch können die Flansche die für eine zuverlässige Verbindung der Oberschale und der Unter­ schale erforderliche Breite erhalten und trotzdem die über die Behälteraußengeometrie vorstehende Flanschbreite minimiert werden.

Der in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehende Bauraum für den Einbau eines Kraftstoffbehälters wird besser aus­ genutzt als bisher. Ein erfindungsgemäßer Kraftstoffbe­ hälter weist folglich bei gleichem vorgegebenem Einbau­ raum ein volumenmäßig größeres Fassungsvermögen auf.

Zwei eigenständige Lösungen des verfahrensmäßigen Teils der Aufgabe sind in den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 charakterisiert. Die Verfahren ermöglichen die rationelle automatisierte und qualitativ hochwertige Herstellung von Kraftstoffbehältern.

Gemäß den Maßnahmen des Anspruchs 3 werden die Flansche von Oberschale und Unterschale gemeinsam von einem Werk­ zeug gefasst und die Wandabschnitte zum Behälterinneren hin umgeformt. Die Flansche werden so nach innen verla­ gert, dass die über die Behälteraußengeometrie hinausra­ gende Breite minimiert ist. Während oder nach diesem Um­ formvorgang können die Flansche aneinander gefügt werden. Dies geschieht mit üblichen Fügeverfahren, beispielsweise mittels Laserschweißen.

Grundsätzlich ist es auch möglich, zunächst die Wandab­ schnitte von Oberschale und Unterschale entsprechend um­ zuformen und anschließend Oberschale und Unterschale in die Fügelage zu bringen, worauf die Flansche verbunden werden (Anspruch 4).

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Abbildun­ gen dargestellten Prinzipskizzen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1a und b in schematischer Darstellungsweise eine erste Vorgehensweise bei der Herstellung eines er­ findungsgemäßen Kraftstoffbehälters;

Fig. 2a bis c eine zweite Vorgehensweise zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters und

Fig. 3 ebenfalls in schematischer Darstellungsweise einen Ausschnitt aus Ober- und Unterschale vor dem Umformvorgang.

In allen Darstellungen tragen einander entsprechende Bau­ teile die gleichen Bezugszeichen.

Anhand der Fig. 1a und 1b ist eine erste Vorgehens­ weise bei der Herstellung eines Kraftstoffbehälters für Automobile erläutert.

Der Kraftstoffbehälter besteht aus einer metallischen Oberschale 1 und einer metallischen Unterschale 2. Diese werden über an ihren umlaufenden Rändern 3, 4 angeglie­ derte Flansche 5, 6 verbunden. Von der Oberschale 1 und der Unterschale 2 sind hier nur Ausschnitte dargestellt.

Die sich an die Flansche 5 bzw. 6 anschließenden Wandab­ schnitte 7, 8 sind S-förmig gekrümmt zum Behälter­ innenraum 9 hin verlagert. Hierzu werden die Flansche 5, 6 von einem Werkzeug 10 gefasst (Fig. 1a) und umgeformt (Fig. 1b). Durch die Pfeile F sind in den Fig. 1a und 1b die wirkenden Halte- bzw. Umformkräfte angedeutet. Bei der Umformung werden entlang der Flansche 5, 6 muldenför­ mige Einziehungen 11, 12 ausgebildet, so dass die Flan­ sche 5, 6 mit ihren äußeren Stirnseiten 13, 14 etwa bün­ dig zur Außenfläche 15 der Ränder 3, 4 bzw. des Kraft­ stoffbehälters liegen oder nur geringfügig über die Rän­ der 3, 4 vorstehen.

Während oder nach dem Umformvorgang der Wandabschnitte 7, 8 werden die Oberschale 1 und die Unterschale 2 entlang der Flansche fluiddicht gefügt.

Der in einem Kraftfahrzeug für den Kraftstoffbehälter zur Verfügung stehende Bauraum kann durch die Erfindung bes­ ser ausgenutzt werden. Des Weiteren ist das Fassungsver­ mögen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters gegen­ über Behältern herkömmlicher Bauart bei gleichem Einbau­ raum vergrößert.

Die Herstellung eines gleichartig aufgebauten Kraftstoff­ behälters ist anhand der Fig. 2a bis 2c erläutert, wo­ bei hier jedoch die Wandabschnitte 7, 8 von Oberschale 1 bzw. Unterschale 2 in separaten Fertigungsschritten umge­ formt werden.

In den Fig. 2a und 2b ist das Fassen des Flansches 6 der Unterschale 2 und das Umformen desselben mittels des Werkzeugs 10 dargestellt. Hierbei wird der Flansch 6 wie­ derum zum Behälterinnenraum hin verlagert, so dass seine äußere Stirnseite 14 etwa bündig zur Außenfläche 15 des Rands 4 der Unterschale 2 ausgerichtet ist. Nachdem eine gleichartig geformte Oberschale 1 mit der Unterschale 2 in die Fügelage gebracht worden ist, werden diese entlang ihrer aufeinander liegenden Flansche 5, 6 miteinander verbunden. Dies erfolgt im dargestellten Ausführungsbei­ spiel mittels Laserschweißen. Die Spitze des Schweißwerk­ zeugs ist in Fig. 2c mit 16 angedeutet.

Die Erfindung schafft einen bauraumoptimierten Kraft­ stoffbehälter aus Metall, dessen über die Behälteraußen­ geometrie überstehenden Flanschbereiche minimiert sind, und der bei gleichem Einbauraum gegenüber Kraftstoffbe­ hältern herkömmlicher Bauart ein größeres Fassungsvermö­ gen besitzt.

Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Oberschale 1' und einer Unterschale 2' in einer Situation, bevor die Wandabschnitte 7', 8' umgeformt und die Flansche 5', 6' zum Behälterinnenraum 9' - also in Bildebene nach links - verlagert werden. Um Material für die Verlagerung der Flansche 5', 6' nach innen vorzuhalten, sind in den Rän­ dern 3', 4' von Oberschale 1' und Unterschale 2' entspre­ chende Ausstellungen 17, 18 vorgesehen. Diese werden bei der ziehtechnischen Herstellung von Ober- bzw. Unter­ schale 1' bzw. 2' erzeugt.

Bei der Fertigung des Kraftstoffbehälters werden die Aus­ stellungen 17, 18 umgeformt und die Wandabschnitte 7', 8' - analog zu den Darstellungen der Fig. 1b bzw. 2c - nach innen zum Behälterinnenraum 9' hin verlagert, so dass die Flansche 5', 6' nicht mehr über die Behälter­ außengeometrie überstehen.

Claims (4)

1. Kraftstoffbehälter für Automobile aus einer metallischen Oberschale (1, 1') und einer metallischen Unterschale (2, 2'), welche über ein an ihren umlaufenden Rändern (3, 3', 4, 4') angegliederte Flansche (5, 5', 6, 6') verbunden sind, wobei die sich an die Flansche (5, 5', 6, 6') anschließenden Wandabschnitte (7, 7', 8, 8') der Ränder (3, 3', 4, 4') mindestens abschnittsweise zum Behälterinnenraum (9, 9') hin verlagert sind und die Flansche (5, 5', 6, 6') mit ihren äußeren Stirnseiten (13, 14) etwa bündig zur Außenfläche (15) der Ränder (3, 4) liegen.

2. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, bei welchem die Wandabschnitte (7, 7', 8, 8') S-förmig gekrümmt ausgebildet sind.

3. Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem die Flansche (5, 5', 6, 6') von Oberschale (1, 1') und Unterschale (2, 2') gemeinsam von einem Werkzeug (10) gefasst und die Wandabschnitte (7, 7', 8, 8') umgeformt werden, wobei die Oberschale (1, 1') und die Unterschale (2, 2') während oder nach dem Umformvorgang entlang der Flansche (5, 5', 6, 6') gefügt werden.

4. Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem zunächst die Wandabschnitte (7, 7', 8, 8') von Oberschale (1, 1') und Unterschale (2, 2') umgeformt, dann Oberschale (1, 1') und Unterschale (2, 2') in die Fügelage gebracht und anschließend entlang der Flansche (5, 5', 6, 6') verbunden werden.