DE2719948A1 - Compressed air reservoir for motor vehicle - has two extruded aluminium alloy pots welded together whilst centred on mandrels - Google Patents

Abstract

The air pressure vessels with defferent capacity, has pots made with the same dia. Two pots are welded together via a peripheral seam to produce a vessel. The pots are made by extrusion, using a mandrel to form a connection hole in the base of each pot. The mandrel has an external thread so that an internal thread is formed simultaneously in the connection hole during the extrusion process. The pots are pref. made by extruding a disc blank contg. a central hole which fits over the mandrel. The ram (4) is driven in direction (x) along the die axis (2) so that the blank (17) assumes the shape of the die cavity (7) and also forms an internal thread. The mandrel (5, 16, 15) is then unscrewed out of the threaded connection hole. By making pots of two different lengths, three sizes of reservoir can be obtained.

Description

Verfahren zur Herstellung von Process for the production of

zylindrischen Druckbehältern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von zylindrischen Druckbehaltern unterschiedlichen Volumens, insbesondere Druckluftvorratsbehältern für Kraftfahrzeuge. cylindrical pressure vessels The invention relates to a method for the production of cylindrical pressure vessels of different volumes, in particular Compressed air storage tanks for automobiles.

Bisher wurden solche zylindrische Druckbehälter in der Weise hergestellt, daß eine ebene Platine zu einem Zylindermantel gerollt wurde und an ihren Stoßkanten mittels einer Längsnaht zu einem zylindrischen Rohr verschweißt wurde. Auf die offenen Enden des zylindrischen Rohres wurden dann jeweils mittels einer Umfangsschweißnaht Deckel aufgeschweißt um einen geschlossenen Behälter zu bilden. Zur Herstellung von Anschlüssen waren diese Deckel im Regelfall vorgelocht und es wurde mittels einer weiteren Schweißoperation jeweils ein Gewindeansatz in die gelochten Deckel eingesetzt.So far, such cylindrical pressure vessels have been manufactured in such a way that a flat blank was rolled into a cylinder jacket and at its abutting edges was welded to a cylindrical tube by means of a longitudinal seam. On the open The ends of the cylindrical tube were then each welded around the edges Lid welded on to form a closed container. For the production of connections these covers were usually prepunched and it was by means of a further welding operation, a thread attachment in each of the perforated cover used.

Diese bekannte und bislang allgemein übliche Herstellungsmethode für Druckluftbehälter von Kraftfahrzeugen hat zwar den Vorteil, daß man bezüglich der Materialauswahl und bezüglich der Abmessungen der Behälter in keiner Weise eingeschränkt ist und somit sowohl was die Geometrie der Behälter als auch deren Festigkeit anlangt, sich sehr genau den Anforderungen des jeweiligen Einzelfalls anpassen kann. Ein Nachteil dieses bekannten Herstellungsverfahrens liegt allerdings darin, daß durch die mehrfach hintereinander geschalteten Schweißoperationen die Herstellungszeit und damit die Herstellkosten für solche Druckluftbehälter relativ hoch sind. Da diese Einflußgrößen insbesondere bei einer Großserienherstellung jedoch von maßgeblicher Bedeutung sind, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für solche Druckbehälter anzugeben, mit dem eine erhebliche Verkürzung der Herstellzeit und der Herstellkosten erreichbar ist, das andererseits aber zumindest im gewissen Umfang die Herstellung von Druckbehältern unterschiedlichen Volumens erlaubt, ohne daß dadurch jeweils Umstellungen im Verfahrensablauf notwendig sind.This well-known and so far common production method for Compressed air tanks in motor vehicles have the advantage that regarding the choice of materials and the dimensions of the containers in is not restricted in any way and thus both the geometry of the container and also their strength is concerned with the requirements of the respective Can adjust on a case-by-case basis. A disadvantage of this known manufacturing method however, lies in the fact that the welding operations that are switched one after the other the production time and thus the production costs for such compressed air tanks are relative are high. However, since these influencing variables are particularly important in the case of large-scale production Are of crucial importance, it is the object of the present invention to a Specify manufacturing process for such pressure vessels, with which a significant Reduction of the manufacturing time and the manufacturing costs can be achieved, on the other hand but at least to some extent the manufacture of pressure vessels different Volume allowed without having to change the process sequence are.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß topfförmige zylindrische Halbkörper mit gleichem Randdurchmesser einstückig hergestellt werden und jeweils zwei solcher Halbkörper an ihrem Rand zusammengeschweißt werden.To solve this problem it is proposed according to the invention that Cup-shaped cylindrical half-bodies made in one piece with the same edge diameter and two such half-bodies are welded together at their edge.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die gestellte Aufgabe in vorzüglicher Weise, indem für die Herstellung eines Druckbehälters nur mehr eine einzige Umfangsschweißnaht erforderlich ist, wodurch die Herstellzeit und damit die Herstellkosten erheblich gesenkt werden können. Die einstückige Herstellung der beiden topfförmigen Halbkörper kann durch bekannte Verfahren der spanlosen Formung, wie Gießen oder Massivumformung erfolgen.The method according to the invention solves the problem posed in an excellent manner Way by adding for the manufacture of a pressure vessel just one more only circumferential weld is required, reducing the manufacturing time and thus the manufacturing costs can be reduced significantly. The one-piece production the two cup-shaped half-bodies can be made by known methods of non-cutting shaping, such as casting or massive forming.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Herstellung von Druckbehältern unterschiedlichen Volumens in einfachster Weise dadurch erzielbar ist, daß Halbkörper unterschiedlicher axialer Länge zusammengeschweißt werden. Dabei beträgt die Variationsmöglichkeit bei n unterschiedlich langen Halbkörpern (n + 1) n2 . (Diese Variationsbreite führt allerdings nur dann zu gleich vielen Behältern mit voneinander unterschiedlichen Volumina, wenn die Längen lx der Halbkörper so gewählt sind, daß für die Herstellung eines Druckbehälters mit einem bestimmten Volumen nur eine Kombinationsmöglichkeit aus zwei Halbkörpern besteht z. B.Another advantage of the method according to the invention is that that the production of pressure vessels of different volumes in the simplest Way can be achieved in that half bodies of different axial lengths are welded together will. The possibility of variation is with n half-bodies of different lengths (n + 1) n2. (However, this range of variation only leads to the same number Containers with mutually different volumes if the lengths lx of the half-bodies are chosen so that for the production of a pressure vessel with a certain Volume only one possible combination of two half-bodies consists z. B.

lx = lo ~ 2n 1.)2n-i.> Stellt man also z. B. drei unterschiedlich lange topfförmige Halbkörper her, so lassen sich durch Ausschöpfung aller Kombinationsmöglichkeiten daraus (3 + 1) ~ 3/2 = 6 Druckluftbehälter mit unterschiedlichen Volumen zusammenschweißen.lx = lo ~ 2n 1.) 2n-i. B. three different long pot-shaped half-bodies, so by exhausting all possible combinations weld together (3 + 1) ~ 3/2 = 6 compressed air tanks with different volumes.

Bevorzugt sollen die Halbkörper durch Fließpressen erzeugt werden.The half-bodies should preferably be produced by extrusion.

Dieses Verfahren bietet für den vorliegenden Anwendungsfall insofern besondere Vorzüge, als es keinerlei Nacharbeit des fließgepreßten Halbkörpers erfordert.In this respect, this method offers the present application particular advantages as it does not require any reworking of the extruded half-body.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens soll mit Hilfe eines Dornes beim Fließpressen der Halbkörper in deren Boden jeweils eine Anschlußbohrung erzeugt werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention should with the help of a mandrel when extruding the half-body in the bottom of each a connection hole can be generated.

Das Herstellen einer solchen Anschlußbohrung erfordert beim erfindungsgemäßen Verfahren keinerlei Mehraufwand an Herstellungszeit, so daß sich bei der Ausformung einer solchen Anschlußbohrung beim Fließpreßvorgang die Zeiteinsparung gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei denen diese Anschlußbohrungen einen eigenen Verfahrensschritt erfordern, besonders groß ist.The production of such a connection hole requires the invention Process no additional expenditure in terms of production time, so that during the shaping such a connection hole in the extrusion process compared to the time savings conventional processes in which these connection holes have their own process step require is particularly large.

Es kann in weiterer Ausbildung der Erfindung sogar vorgesehen sein, durch die Verwendung eines Gewindedornes beim Fließpressen der Halbkörper gleichzeitig ein Gewinde in der Anschlußbohrung zu erzeugen, so daß selbst das Gewindeschneiden, wie es bei herkömmlichen Herstellungsverfahren notwendig ist, noch eingespart werden kann.It can even be provided in a further embodiment of the invention, by using a threaded mandrel when extruding the half-bodies at the same time to create a thread in the connection hole, so that even the thread cutting, as is necessary with conventional manufacturing processes, can still be saved can.

Vorzugsweise soll der Rohling für die Herstellung eines Halbkörpers eine gelochte Scheibe sein, die auf dem Dorn zentriert ist. Dadurch ergibt sich gleichmäßige Materialverteilung beim Fließpreßvorgang und geringstmögliche Verformungsarbeit.The blank is preferably intended for the production of a half-body be a perforated disc centered on the mandrel. This results in Even material distribution during the extrusion process and the least possible deformation work.

Als Material für die Halbkörper soll eine Al-Mg-Si-Legierung insbesondere AL Mg Si 1 verwendet werden, ein Werkstoff, der bei einer Streckgrenze von etwa 25 kg/qmm durch einen Kaltfließpreßvorgang noch ausreichend gut verformbar ist, andererseits in verformtem Zustand eine Festigkeit aufweist, die mit der von Kesselblech der für bisherige Druckbehälter verwendeten Art etwa gleich ist.In particular, an Al-Mg-Si alloy should be used as the material for the half-bodies AL Mg Si 1 can be used, a material that has a yield strength of about 25 kg / qmm can still be deformed sufficiently well through a cold extrusion process, on the other hand in deformed State has a strength that about the same as that of boiler plate of the type used for previous pressure vessels is.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird das erfindungsgemäße Verfahren und ein nach diesem Verfahren hergestellter Druckbehälter näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Druckbehälter im Längsschnitt, Fig. 2 einen schematischen Aufbau zur Durchführung des Verfahrens unmittelbar vor Beginn des eigentlichen Fließpressens, Fig. 3 einen Aufbau entsprechend Fig. 2, jedoch nach Abschluß des Fließpreßvorganges und Fig. 4 zwei topfförmige Halbkörper, wie sie mit dem Aufbau gemäß Fig. 2 und Fig. 3 hergestellt wurden und Halbzeuge für die Herstellung eines Druckbehälters sind.The method according to the invention is illustrated using the accompanying drawings and a pressure vessel produced by this method is explained in more detail. In the In the drawings, FIG. 1 shows a manufactured according to the method according to the invention Pressure vessel in longitudinal section, FIG. 2 shows a schematic structure for implementation of the process immediately before the start of the actual extrusion, FIG. 3 a Structure according to FIG. 2, but after completion of the extrusion process and FIG. 4 two cup-shaped half-bodies, as produced with the structure according to FIGS. 2 and 3 and are semi-finished products for the manufacture of a pressure vessel.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckluftvorratsbehälter ist aus zwei zylindrischen topfförmigen Halbkörpern 10 und 11 gebildet, die an ihrem Rand mittels einer Umfangsschweißnaht 12 zusammengefügt sind. Die Halbkörper 10 und 11 sind einschließlich ihrer Anschlußbohrungen 13 und 14 als komplette Bauteile durch Massivumformung hergestellt.The compressed air reservoir shown in Fig. 1 is composed of two cylindrical ones cup-shaped half-bodies 10 and 11 formed, which at their edge by means of a circumferential weld seam 12 joined together are. The half bodies 10 and 11 are inclusive their connection bores 13 and 14 made as complete components by forging.

In Fig. 2 ist schematisch die Herstellung eines Halbkörpers nach dem Fließpreßverfahren aufgezeigt. Eine zylindrische Hohlform 1, deren Mittellängsachse mit 2 bezeichnet ist, arbeitet mit einem Preßstempel 4 zusammen, der in dieser zylindrischen Hohlform entlang der Mittellängsachse 2 axial verschieblich ist. Am Grund der zylindrischen Hohlform 1 findet sich eine zentrale Paßbohrung 3, in die ein zentraler Führungsdorn 5 eingesetzt ist, der seinerseits die Funktion eines Kernes aufweist. Der Dorn 5 ist anschließend an den in die Zentralbohrung 3 hineinragenden Schaft 15 mit einem Gewindeansatz 16 versehen, der als Kern für eine im fertigen Halbkörper an dieser Stelle herzustellende Gewindebohrung dient.In Fig. 2, the production of a half body according to the Extrusion process shown. A cylindrical hollow shape 1, its central longitudinal axis is designated with 2, cooperates with a ram 4, which in this cylindrical Hollow shape is axially displaceable along the central longitudinal axis 2. At the bottom of the cylindrical Hollow form 1 there is a central fitting bore 3 into which a central guide pin 5 is used, which in turn has the function of a core. The thorn 5 is then on the protruding into the central bore 3 shaft 15 with a Threaded attachment 16 is provided, which serves as the core for one in the finished half-body on this The threaded hole to be produced is used.

Zur-Einführung eines scheibenförmigen gelochten Rohlings 17 ist der Preßstempel 4 aus der Hohlform 1 zu entfernen. Der Rohling 17, dessen Zentralbohrung so bemessen ist, daß er auf den zentralen Dorn 5 aufgefädelt werden kann, kann dann in die Hohlform eingelegt werden. Der Preßstempel 4, geführt in der Hohlform 1 und selbst den Dorn 5 zentrierend, fährt ein und preßt den Rohling 17 zu dem gewünschten topfförmigen- Halbkörper 10, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei ist die Kantenkontur 7 des Preßstempels 4 so bemessen und ausgebildet, daß der obere Rand des Werkstücks nach dem Preßvorgang seine endgültige Kontur für die spätere Schweißverbindung zweier topfförmiger Halbkörper aufweist Nach Beendigung dieses Preßvorgangs, d. h. bei Erreichen der Situation gemäß Fig. 3 fährt der Preßstempel 4 zurück und der zentrale Dorn 5 zusammen mit dem auf ihm sitzenden topfförmigen Halbkörper wird mittels eines nicht näher dargestellten Auswerfers in Pfeilrichtung 6 aus der zylindrischen Hohlform 1 herausgedrückt. Der Dorn 5 wird mit seinem Gewindeabschnitt 16 aus dem topfförmigen Halbkörper herausgedreht. Anstelle des Gewindeansatzes 16 am Dorn 5 kann auch ein glatter zylindrischer Ansatz vorgesehen sein, so daß dann der fertig gepreßte topfförmige Halbkörper keine fertige Gewindebohrung sondern lediglich eine Bohrung mit glatter Innenfläche aufweist, falls das gewünscht ist.To introduce a disc-shaped perforated blank 17 is the To remove the ram 4 from the mold 1. The blank 17, its central bore is dimensioned so that it can be threaded onto the central mandrel 5 can then are inserted into the hollow mold. The ram 4, guided in the hollow mold 1 and itself centering the mandrel 5, moves in and presses the blank 17 to the desired one cup-shaped half-body 10, as shown in FIG. Here is the edge contour 7 of the ram 4 dimensioned and designed so that the upper edge of the workpiece after the pressing process its final contour for the later welded connection of two cup-shaped half body has after Termination of this pressing process, d. H. when the situation according to FIG. 3 is reached, the ram 4 moves back and the central mandrel 5 together with the cup-shaped half-body sitting on it by means of an ejector (not shown) in the direction of arrow 6 from the cylindrical Hollow mold 1 pushed out. The mandrel 5 is with its threaded portion 16 from the pot-shaped half-body turned out. Instead of the thread attachment 16 on the mandrel 5 a smooth cylindrical approach can also be provided, so that the finished Pressed cup-shaped half-bodies do not have a finished threaded hole but only one Has bore with smooth inner surface, if so desired.

Die axiale Gesamtlänge des topfförmigen Halbkörpers kann in einfacher Weise dadurch variiert werden, daß der axiale Abstand von der Stirnfläche des Preßstempels 4 bis zum Absatz 7 verändert wird und die Scheibenstärke des Rohlings 17 entsprechend verändert wird. Der Preßstempel 4 kann auch zweiteilig ausgeführt sein, in der Weise, daß die Kantenkontur 7 durch eine auf einem zentralen zylindrischen Teil axialverschieblich angeordnete Muffe gebildet wird, wodurch dann durch Verschieben dieser Muffe auf dem zentralen Teil des Preßstempels 4 eine Änderung in der Axiallänge 1 des herzustellenden topfförmigen Halbkörpers erfolgt.The total axial length of the cup-shaped half-body can be easily adjusted Way can be varied in that the axial distance from the end face of the ram 4 is changed to paragraph 7 and the thickness of the slice of the blank 17 accordingly is changed. The ram 4 can also be made in two parts, in the manner that the edge contour 7 is axially displaceable by a central cylindrical part arranged sleeve is formed, which then by moving this sleeve on the central part of the ram 4 a change in the axial length 1 of the to be produced cup-shaped half body takes place.

In Fig. 4 sind nebeneinander zwei topfförmige Halbkörper mit unterschiedlicher axialer Länge dargestellt. Bei Herstellung zweier solcher unterschiedlicher Halbkörper ergibt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit, Druckbehälter dreier unterschiedlicher Volumina zu erzeugen, indem nämlich zwei kurze zwei lange oder ein kurzer und ein langer Halbkörper an ihren Rändern zusammengeschweißt werden können.In Fig. 4, two cup-shaped half-bodies with different axial length shown. When making two such different Half body results from the method according to the invention, the possibility of pressure vessels to produce three different volumes, namely two short two long or a short and a long half body are welded together at their edges can.

Die Herstellung weiterer Druckbehälter mit unterschiedlichen Längen könnte auch in der Weise erzielt werden, daß zwischen die zwei topfförmigen Halbkörper ein Rohr eingesetzt wird, wobei dann allerdings wieder der Nachteil zweier Umfangs schweißnähte in Kauf genommen werden müßte.The production of further pressure vessels with different lengths could also be achieved in such a way that between the two cup-shaped half-bodies a tube is used, but then again the disadvantage of two circumference weld seams would have to be accepted.

Claims (7)

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von zylindrischen Druckbehältern unterschiedlichen Volumens, insbesondere Druckluftvorratsbehältern für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß topfförmige zylindrische Halbkörper mit gleichem Randdurchmesser einstückig herstellt werden und jeweils zwei solcher Halbkörper an ihrem Rand zusammengeschweißt werden. Method for the production of cylindrical pressure vessels different volumes, in particular compressed air storage tanks for motor vehicles, characterized in that cup-shaped cylindrical half-bodies with the same edge diameter are manufactured in one piece and two such half-bodies are welded together at their edge will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbkörper durch Fließpressen erzeugt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the half-body are produced by extrusion. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Dornes beim Fließpressen der Halbkörper in deren Boden jeweils eine Anschlußbohrung erzeugt wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that with the help of a mandrel when extruding the half-bodies in the bottom each has a connection hole is produced. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verwendung eines Gewindedornes beim Fließpressen der Halbkcrper gleichzeitig ein Gewinde in der Anschlußbohrung erzeugt wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that by using of a threaded mandrel when extruding the half-bodies at the same time a thread in the connection hole is generated. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling für die Herstellung eines Halbkörpers eine gelochte Scheibe ist, die auf dem Dorn zentriert ist.5. The method according to one or more of claims 2 to 4, characterized characterized in that the blank for the production of a half body is a perforated Disc centered on the mandrel. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Halbkörper eine Al-Mg-Si-Legierung insbesondere Al Mg Si 1 verwendet wird.6. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that an Al-Mg-Si alloy is used as the material for the half-bodies in particular Al Mg Si 1 is used. 7. Zylindrische Druckbehälter, insbesondere Druckluftvorratsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei zylindrischen topfförmigen Halbkörpern mit gleichem Randdurchmesser besteht, die an ihrem Rand zusammengeschweißt sind.7. Cylindrical pressure vessels, in particular compressed air storage tanks, characterized in that it consists of two cylindrical cup-shaped half-bodies with the same edge diameter, which are welded together at their edge.