FR2745735A1

FR2745735A1 - Method of fabricating motor vehicle fuel tank

Info

Publication number: FR2745735A1
Application number: FR9602912A
Authority: FR
Inventors: Francois Xavier Dupont
Original assignee: Sollac SA; Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-12
Anticipated expiration: 2016-03-08
Also published as: FR2745735B1

Abstract

The method involves forming steel sheets into shells (1,1') of a geometry adapted to the shape of the reservoir and assembling the shells. The sheets have a thickness which is less than or equal to 0.6 mm and are covered with a layer of aluminium or aluminium ally at least on the face forming the internal wall of the tank. The shells can be formed by elastoforming and assembled by gluing and gripping or gluing and setting. The sheets can have a thickness less than or equal to 0.5 mm.

Description

Procédé de fabrication de réservoir à carburant à partir de tôles d'acier. A method of manufacturing a fuel tank from steel sheets

L'invention concerne un procédé de fabrication de réservoir métallique de carburant pour véhicule automobile. The invention relates to a method for manufacturing a metal fuel tank for a motor vehicle.

Les tôles d'acier ont été depuis longtemps utilisées pour la fabrication de réservoirs de carburant automobile. Steel sheets have long been used for the manufacture of automotive fuel tanks.

De tels réservoirs sont généralement fabriqués par assemblage de deux coquilles, les formes de deux coquilles étant adaptées à la fois pour remplir tout l'espace disponible pour le réservoir sur le véhicule et pour être facilement réalisables, par exemple par emboutissage de flans de tôle d'acier. Such tanks are generally manufactured by assembling two shells, the shapes of two shells being adapted both to fill all the space available for the tank on the vehicle and to be easily achievable, for example by stamping sheet metal blanks. 'steel.

L'assemblage du réservoir est alors généralement réalisé par soudage les deux coquilles sont dotées de rebords tournés vers l'extérieur et suffisamment larges pour pouvoir effectuer un soudage résistant et bien étanche. The tank assembly is then generally made by welding the two shells are provided with outwardly turned edges and sufficiently wide to be able to perform a strong and tight sealing.

Un réservoir à carburant automobile doit satisfaire un certain nombre de contraintes, qui concernent
- la résistance à la corrosion, notamment celle des carburants euxmêmes, ce qui implique que la tôle d'acier soit résistante à la corrosion.A motor fuel tank must satisfy a number of constraints, which concern
corrosion resistance, in particular that of the fuels themselves, which implies that the steel sheet is resistant to corrosion.

- la résistance aux chocs et donc une étanchéité parfaite même sous pression, tout particulièrement au niveau de la zone d'assemblage des coquilles qui est généralement une zone de fragilisation, notamment lorsqu'on assemble par soudage. - Impact resistance and therefore a perfect seal even under pressure, especially at the shell assembly area which is generally a weakened zone, especially when assembled by welding.

- la possibilité de réaliser des formes complexes adaptées à l'espace disponible pour le réservoir sur un véhicule automobile, formes complexes auxquelles il est parfois difficile d'accéder par l'emboutissage sans risquer des déchirures ou des fragilisations qui nuisent à la résistance aux chocs. the possibility of producing complex shapes adapted to the space available for the tank on a motor vehicle, complex shapes which are sometimes difficult to access by stamping without the risk of tears or embrittlement which adversely affect the impact resistance .

Pour ces réservoirs, on utilise donc généralement une tôle d'acier:
- de forte épaisseur ( > 0,7 mm ), pour assurer une bonne résistance aux chocs
- revêtue d'une couche de plomb, ou d'alliage plomb-étain, pour assurer une bonne résistance à la corrosion des carburants.For these tanks, therefore, a steel sheet is generally used:
- thick (> 0.7 mm), to ensure good impact resistance
- coated with a layer of lead, or lead-tin alloy, to ensure good resistance to corrosion of fuels.

Pour l'assemblage, on procède généralement par soudage , mais le soudage présente l'inconvénient de fragiliser la zone d'assemblage, à cause des modifications métallurgiques et des détériorations du revêtement qu'il engendre. For assembly, it is generally carried out by welding, but the welding has the disadvantage of weakening the assembly area, because of metallurgical changes and damage to the coating it generates.

Pour éviter cette fragilisation de la zone d'assemblage, on peut assembler par collage, mais les temps généralement élevés de polymérisation des colles est souvent un handicap pour la productivité de la ligne de fabrication de réservoirs. To avoid this embrittlement of the assembly area, it can be assembled by gluing, but generally high polymerization times glue is often a handicap for the productivity of the tank manufacturing line.

Au niveau de la géométrie des coquilles, on prévoit des rebords d'assemblage - soudage ou collage - assez larges pour obtenir une surface d'assemblage suffisante pour assurer à coup sûr une étanchéité parfaite, meme sous pression. At the level of the geometry of the shells, there are provided assembly edges - welding or bonding - wide enough to obtain a sufficient assembly surface to ensure certainly a perfect seal, even under pressure.

Mais des rebords trop larges sont un handicap au niveau de l'encombrement spécifique du réservoir, c'est à dire de son encombrement dans le véhicule pour un volume prédéterminé de carburant. But too large edges are a handicap in terms of the specific size of the tank, that is to say its size in the vehicle for a predetermined volume of fuel.

Les réservoirs métalliques ont souvent été remplacés par des réservoirs en matiére plastique, notamment:
- parce qu'ils sont trop lourds,
- parce que le revêtement de plomb (ou d'alliage plomb-étain) résiste mal à la corrosion de nouveaux carburants, notamment ceux qui contiennent du méthanol, pose des problèmes d'environnement et de recyclage et est incompatible avec l'utilisation de pots d'échappement catalytiques.Metal tanks have often been replaced by plastic tanks, including:
- because they are too heavy,
- because lead (or tin-lead alloy) coating is poorly resistant to corrosion of new fuels, especially those containing methanol, poses environmental and recycling problems and is incompatible with the use of pots catalytic exhaust.

Cependant, à l'inverse, les réservoirs plastiques présentent souvent l'inconvénient d'une mauvaise résistance aux chocs à la chaleur et au vieillissement. However, conversely, plastic tanks often have the disadvantage of poor resistance to shock to heat and aging.

L'invention a donc pour but un procédé pour fabriquer avec une productivité élevée un réservoir à carburant résistant à la corrosion et à la chaleur, non sujet au vieillissement, léger mais résistant aux chocs, et de faible encombrement spécifique. The object of the invention is therefore to provide a method for manufacturing, with high productivity, a fuel tank which is resistant to corrosion and to heat, which is not subject to aging, which is light but resistant to impact, and of small specific bulk.

L'invention a pour objet un procédé de fabrication de réservoir à carburant pour automobile à partir de tôles d'acier, dans lequel on met lesdites tôles en forme de coquilles de géométrie adaptée à la constitution dudit réservoir et on assemble lesdites coquilles, caractérisé en ce que
- lesdites tôles d'acier présentent une épaisseur inférieure ou égale à 0,6 mm et sont revêtues d'aluminium ou d'alliage à base d'aluminium, au moins sur la face destinée à former la paroi interne dudit réservoir
- la mise en forme desdites coquilles est réalisée par élastoformage,
- et l'assemblage desdites coquilles est réalisé par clinchage-collage ou par collage-sertissage.The subject of the invention is a method of manufacturing a fuel tank for an automobile from steel sheets, in which said sheets are placed in the form of shells of geometry adapted to the constitution of said tank and said shells are assembled, characterized in that what
said steel sheets have a thickness less than or equal to 0.6 mm and are coated with aluminum or aluminum-based alloy, at least on the face intended to form the internal wall of said reservoir;
the shaping of said shells is carried out by elastoforming,
- And the assembly of said shells is made by clinching-gluing or by gluing-crimping.

L'invention peut également présenter une caractéristique complémentaire au niveau de la nuance d'acier des tôles utilisées, qui est de préférence sans interstitiel, c'est à dire "IFS" (Interstitial Free Steel). The invention may also have a complementary feature at the steel grade of the plates used, which is preferably without interstitial, ie "IFS" (Interstitial Free Steel).

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, et en référence aux figures annexées sur lesquelles. The invention will be better understood on reading the description which follows, given by way of example, and with reference to the appended figures in which.

- la figure 1 est une vue en perspective d'une coquille de réservoir de forme complexe réalisée par élastoformage selon l'invention. - Figure 1 is a perspective view of a complex shaped shell shell made by elastoforming according to the invention.

- la figure 2 est une projection schématique en vue de dessus de la coquille de la figure 1, représentant des points de clinchage répartis sur le rebord de la coquille, pour l'assemblage du réservoir. - Figure 2 is a schematic top view of the shell of Figure 1, showing clinching points distributed on the rim of the shell, for the assembly of the tank.

- la figure 3 est une vue détaillée en coupe du joint d'assemblage des deux coquilles qui forment le réservoir, présentant schématiquement un point de clinchage et le joint de colle. - Figure 3 is a detailed sectional view of the joint of the two shells which form the reservoir, schematically showing a clinching point and the adhesive joint.

Pour fabriquer le réservoir selon l'invention, on prend une tôle d'acier d'épaisseur inférieure à 0,6 mm et revêtue d'un alliage d'aluminium. In order to manufacture the tank according to the invention, a sheet of steel less than 0.6 mm thick and coated with an aluminum alloy is used.

De préférence, la nuance d'acier utilisée est du type sans interstitiel, c'est à dire "IFS" (Interstitial Free Steel). Preferably, the grade of steel used is of the interstitial type, ie "IFS" (Interstitial Free Steel).

De préférence, ladite tôle d'acier présente une épaisseur inférieure à 0,5 mm. Preferably, said steel sheet has a thickness of less than 0.5 mm.

De préférence, le revêtement d'alliage d'aluminium est réalisé d'une manière connue en elle-même au trempé et présente par exemple une épaisseur correspondant à une charge de revêtement comprise entre 20 et 70 g/m2 par face. Preferably, the aluminum alloy coating is made in a manner known per se by dipping and has for example a thickness corresponding to a coating load of between 20 and 70 g / m 2 per side.

L'alliage d'aluminium utilisé peut être notamment un alliage aluminiumsilicium. The aluminum alloy used may be in particular an aluminum silicon alloy.

A partir de flans de ladite tôle d'acier, on prépare ensuite des coquilles 1, 1' dont la forme est adaptée à la géométrie du réservoir à fabriquer, généralement une forme complexe comme la coquille 1 présentée à la figure 1. From blanks of said steel sheet, shells 1, 1 'are then prepared whose shape is adapted to the geometry of the tank to be manufactured, generally a complex shape such as the shell 1 shown in FIG.

En prévision de l'assemblage, les coquilles 1, 1' sont dotées d'un rebord 2, 2' de faible largeur sur leur pourtour. In preparation for the assembly, the shells 1, 1 'have a flange 2, 2' of small width around their periphery.

Pour mettre en forme ces coquilles, on procède d'une manière connue en elle-même par élastoformage. To form these shells, one proceeds in a manner known in itself by elastoforming.

D'une manière classique, le dispositif d'élastoformage comporte par exemple une matrice rigide à la forme de la coquille et un poinçon en élastomère de faible dureté qui vient appliquer par transfert de volume la tôle à former contre la matrice. In a conventional manner, the elastoforming device comprises, for example, a rigid matrix in the shape of the shell and a low-hardness elastomer stamp which, by volume transfer, applies the sheet to be formed against the matrix.

On met donc en forme en s'assurant que la paroi interne de la coquille corresponde à une face aluminiée du flan de tôle d'acier. It is therefore shaped by ensuring that the inner wall of the shell corresponds to an aluminized face of the sheet steel blank.

Selon cette méthode de mise en forme, le revêtement interne de la coquille en alliage d'aluminium n'est pas endommagé au contact de l'élastomère. According to this method of shaping, the inner coating of the aluminum alloy shell is not damaged in contact with the elastomer.

On assemble ensuite les coquilles mises en forme, rebord 2 contre rebord 2', la figure 3 présente schématiquement un détail de cet assemblage. The shaped shells are then assembled, flange 2 against flange 2 ', and FIG. 3 schematically shows a detail of this assembly.

L'assemblage est réalisé par clinchage-collage, c'est à dire que l'on prévoit un joint de colle entre les rebords 2, 2' d'assemblage des coquilles 1 1' et des points de clinchage 3 répartis en nombre suffisant tout le long des rebords d'assemblage comme indiqué à la figure 2. The assembly is carried out by clinching-gluing, that is to say that an adhesive joint is provided between the flanges 2, 2 'for assembling the shells 1 1' and the clinching points 3 distributed in sufficient number all along the assembly edges as shown in Figure 2.

Selon une variante de l'invention, I'assemblage peut être réalisé par collage-sertissage, le sertissage remplaçant le clinchage. According to a variant of the invention, the assembly can be made by gluing-crimping, the crimping replacing the clinching.

Selon une autre variante de l'invention, la surface de contact des deux coquilles peut présenter des nervures adaptées pour favoriser l'étanchéité apportée par le joint de colle. According to another variant of the invention, the contact surface of the two shells may have ribs adapted to promote the seal provided by the seal.

La nature de la colle, la largeur des rebords qui conditionne celle du joint de colle entre les rebords 2, 2', et le nombre de points de clinchage 3 sont adaptés d'une manière connue en eile-même pour obtenir la solidité d'assemblage souhaitée, c'est à dire notamment le maintien d'une étanchéité parfaite du réservoir même sous pression. The nature of the glue, the width of the edges which conditions that of the glue joint between the flanges 2, 2 ', and the number of clinching points 3 are adapted in a manner known in itself to obtain the solidity of desired assembly, that is to say including the maintenance of a perfect tightness of the tank even under pressure.

Grâce à l'invention, on obtient alors un réservoir à carburant, résistant à la corrosion et à la chaleur, léger mais résistant aux chocs, et de faible encombrement spécifique. Thanks to the invention, we obtain a fuel tank, resistant to corrosion and heat, lightweight but resistant to impact, and low specific size.

En effet, le mode d'assemblage permet de se contenter de rebords 2, 2' de plus faible largeur que dans l'art antérieur (où l'on procédait par soudage), et donc de diminuer l'encombrement spécifique du réservoir, c'est à dire les dimensions hors tout pour une contenance prédéterminée. Indeed, the method of assembly makes it possible to be satisfied with edges 2, 2 'of smaller width than in the prior art (where it was proceeded by welding), and thus to reduce the specific bulk of the tank, c ie the overall dimensions for a predetermined capacity.

La possibilité de réaliser des formes complexes contribue également à cet avantage. The possibility of making complex shapes also contributes to this advantage.

Par ailleurs, comme l'assemblage est réalisé sans échauffement important - ce qui serait le cas si l'on soudait -, on évite toute modification de la nature métallurgique de l'acier ou toute détérioration de son revêtement dans la zone d'assemblage, ce qui permet de maintenir à cet endroit les propriétés initiales de la tôle métallique, notamment la résistance mécanique et la résistance à la corrosion. Moreover, since the assembly is carried out without significant heating - which would be the case if welding - it avoids any modification of the metallurgical nature of the steel or any deterioration of its coating in the assembly zone, which makes it possible to maintain at this point the initial properties of the metal sheet, in particular the mechanical strength and the corrosion resistance.

La faible largeur des rebords 2, 2' et le choix d'une tôle de faible épaisseur contribuent à la baisse de poids par rapport à l'art antérieur, sans préjudice à la résistance au chocs, puisque la formation des coquilles 1, 1' par élastoformage permet d'obtenir une pièce d'épaisseur homogène sans zones d'affaiblissement, même pour des formes complexes. The small width of the flanges 2, 2 'and the choice of a thin sheet contribute to the weight reduction compared to the prior art, without prejudice to the impact resistance, since the formation of the shells 1, 1' by elastoforming makes it possible to obtain a piece of homogeneous thickness without weakening zones, even for complex shapes.

Le revêtement aluminié des tôles protège bien l'acier du réservoir contre la corrosion, notamment celle des hydrocarbures, y compris au niveau de la zone d'assemblage des coquilles, et le procédé de mise en forme évite la détérioration de ce revêtement. The aluminized coating of the sheets protects the steel of the tank against corrosion, in particular that of hydrocarbons, including at the level of the assembly area of the shells, and the shaping process avoids the deterioration of this coating.

Grâce à l'invention également, on peut fabriquer des réservoirs avec un temps d'assemblage très court, et donc une productivité élevée de la ligne de fabrication , en effet, le temps de polymérisation de la colle qu'on utilise n'est pas ici un facteur limitatif de la productivité, puisque l'opération de clinchage ou de sertissage concomitante est, elle, toujours très rapide et suffit à maintenir en place l'assemblage du réservoir pendant le temps nécessaire à la polymérisation de la colle. Thanks also to the invention, tanks can be manufactured with a very short assembly time, and therefore a high productivity of the production line, in fact, the polymerization time of the adhesive that is used is not here a limiting factor of productivity, since the concurrent clinching or crimping operation is still very fast and is sufficient to keep in place the assembly of the reservoir for the time necessary for the polymerization of the glue.

Lorsqu'on utilise pour fabriquer le réservoir des aciers de nuance sans interstitiel, c'est à dire "IFS", pour réaliser le réservoir selon l'invention, on peut utiliser des tôles d'épaisseur encore plus faible tout en parvenant à les mettre en forme sans déchirements grâce à l'élastoformage, et parvenir ainsi à des réservoirs encore plus légers sans préjudice de la résistance aux chocs, même au niveau de la zone d'assemblage. When used to make the tank of the steels without interstitial grade, ie "IFS", to achieve the tank according to the invention, one can use plates of even lower thickness while managing to put them in tear-free form thanks to elastoforming, thus achieving even lighter tanks without impact resistance, even in the assembly area.

Claims

1. A method of manufacturing a fuel tank for automobile from steel sheets, wherein said shell-shaped sheets (1,1 ') of geometry adapted to the constitution of said tank are assembled and said shells are assembled ( 1,1 '), characterized in that:

said steel sheets have a thickness less than or equal to 0.6 mm and are coated with aluminum or aluminum-based alloy, at least on the face intended to form the internal wall of said tank;

the shaping of said shells (1,1 ') is carried out by elastoforming

- And the assembly of said shells (1,1 ') is achieved by clinchagecollage or by gluing-crimping.

2. A process according to claim 1, characterized in that said sheets are of steel grade without interstitial.

3. A process according to claim 1 or 2 characterized in that said sheets have a thickness less than or equal to 0.5 mm.