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Die
Erfindung betrifft gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ein Halte- und Führungsrohr für Fahrzeuginnenräume gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
Halte- und Führungsrohr
für Fahrzeuginnenräume kann
z. B. von einem Tragstangenrohr gebildet sein. Das Tragstangenrohr
ist durch offenkundige Vorbenutzung bekannt geworden. Aus einem Stahlband
wurde zunächst
ein Rohr vorgeformt, welches entlang seiner Längsmittelachse einen Spalt ausbildete.
Der Längsspalt
wurde durch Zusammenschweißen
-ohne Schweißzusatzstoff-
der sich an dem Spalt gegenüberliegenden
Endbereiche des vorgeformten Rohres geschlossen. Anschließend wurde
das Vorrohr kalibriert, maßgewalzt,
gezogen oder maschinell rundgehämmert
zum Fertigrohr geformt.
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Verwendet
wurden alternativ unterschiedliche Stahlsorten. Ein Stahl, der die
Anforderungen an die Korrosionesbeständigkeit erfüllte, wies
einen hohen Nickelanteil auf. Durch den Nickelanteil erhielt die
Tragstange einen unerwünschten
gelblichen Farbton. Um optischen Anforderungen zu genügen, wurde
die Oberfläche
des Tragstangenrohrs bechromt. Alternativ wurden Tragstangen aus
einem Stahlblech eines ferritischen Nirostastahl geformt und den
vorerwähnten
Fertigungsschritten unterzogen. Diese hochlegierten Stähle verursachen
jedoch hohe Materialkosten.
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Als
Alternative wurde ein ferritischer Nirostastahl für die Tragstange
verwendet. Da dieser Werkstoff kein Nickel enthält, entfiel der gelbliche Farbton, wodurch
eine Berchromung nicht mehr notwendig war. Dieser Werkstoff hatte
jedoch den Nachteil, dass die Zugfestigkeit auf ca. 60% gegenüber der
Tragstange aus austenitischem Nirostastahl abfiel. Eine Kompensation
musste über
die Geometrie der Tragstange erreicht werden, was ein höheres Gewicht
zur Folge hatte.
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Aufgabe
der Erfindung war es, ein Rohr zu schaffen, dass mittels hoher Festigkeit
ein relativ geringes Gewicht sowie die geforderte Oberflächeneigenschaften
aufweist. Des Weiteren war es Aufgabe der Erfindung ein Rohr zu
schaffen, das kostengünstig
ohne die Nacharbeit Bechromen, herstellbar ist. Als Schwarzstähle werden
z. B. niedrig legierte Stähle,
wie z. B. sogenannte Schwarzstähle
(Baustahl, Feinkornstahl, Dualphasenstahl, Komplexphasenstahl, TRIP-Stahl
usw.) bezeichnet, die eine korrodierende Oberfläche aufweisen.
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Die
Aufgabe wurde gelöst
durch ein Tragstangenrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das
Prinzip der Erfindung besteht darin, dass das Tragstangenrohr zwei
oder mehr Schichten aufweist, wobei die Schichten von koaxial sandwichartig
angeordneten Stahlbändern
gebildet sind. Bei der sandwichartigen Kombination von Stahlbändern können Stahlbänder gleicher
oder unterschiedlicher Materialeigenschaften sowie gleicher oder
unterschiedlicher Material-Dicken zu einem Band oder Rohr zusammengefasst
werden. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Stahlbänder die
gleiche Fließeigenschaften
(z. B. Streckgrenze und Gleichmaßdehnung) aufweisen. Die Querschnittsform
des Rohres kann z. B. im Wesentlichen kreisförmig sein. Alternativ kommen
aber auch geeignete andere Querschnittformen, wie z. B. rechteckiger
Querschnitt oder dreieckiger Querschnitt, in Betracht. Die einzelnen
koaxial angeordneten Stahlbänder
können
z. B. miteinander verbunden sein.
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Eine
alternative Ausführungsform
besteht darin, die einzelnen Stahlbänder z. B. nicht fest miteinander
verbunden sind, sondern dass z. B. Standardbandqualitäten aus
hochfestem Stahl oder/und Nirostastahlkombiniert und maximal in
ihrer Lage fixiert sind, um eine funktionale Wicklung zu einer neuerlichen
Bandstruktur zu erreichen. Ferner kann z. B. eine Bandbreitenanarbeitung
vorgenommen werden, die es – gemeinsam
mit der Schweißprozessführung – vermeidet,
dass z. B. Schwarzmaterial durch die ggf. vorhandenen Nirostaschichten
spült und
um durch die Fixierung der Stahlbänder zueinander Spaltkorrosion
im fertigen Rohr zu vermeiden.
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Koaxial
sandwichartig im Sinne der Erfindung bedeutet, dass ein Stahlband
bezüglich
einer gemeinsamen Längsachse
innerhalb oder außerhalb eines
anderen Stahlbandes in dem Rohr angeordnet ist.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es möglich ist, Eigenschaften jedes
einzelnen Stahlbandes für
das gesamte Rohr auszunutzen. Die einzelnen Stahlbänder können z.
B. unterschiedliche Funktionen übernehmen.
So kann z. B. ein erstes, innen angeordnetes Stahlband positive
Eigenschaften bezüglich
der Festigkeit aufweisen und ein zweites, außen angeordnetes Stahlband
positive Eigenschaften in Bezug auf die Oberfläche besitzen. Das aus beiden
Stahlbändern
gefertigte Rohr kann dann die beiden Vorteile vereinen.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
ist eine Schicht aus einem ersten Stahlband von hochfestem Stahl
gebildet. Das erste Stahlband kann bezüglich einem äußersten
koaxial ausgebildeten Stahlband näher an der gemeinsamen Achse
angeordnet sein. An das erste Stahlband können z. B. lediglich geringe
Anforderungen an die Oberfläche
gestellt werden. Der hochfeste Stahl kann z. B. von einem niedrig
legierten Schwarzstahl gebildet sein.
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Einer
weiteren Ausführungsform
gemäß ist wenigstens
die äußerste Schicht
von einem zweiten Stahlband aus ferritischem Nirostastahl gebildet.
Z. B. kann ein inneres Stahlband von einem Schwarzstahl und ein äußeres Stahlband
von einem hochlegiertem Stahl, einem sogenannten Weißstahl,
gebildet sein. Alternativ können
z. B. die äußerste und
die innerste Schicht der sandwichartig koaxial angeordneten Stahlbänder aus
ferritischem Nirostastahl gebildet sein. In diesem Fall wird nicht
nur an der äußeren Oberfläche, sondern
auch an der inneren Oberfläche
des Verbundes aus Stahlbändern
Korrosion verhindert. Bei dieser Ausführungsform ist keine Nachbehandlung
der Oberfläche,
wie Bechromung, mehr notwendig. Der organisatorische Aufwand sowie
der Kostenaufwand für
den Transport des Rohres zu der Oberflächenbearbeitung, wie z. B.
Bechromung, entfallen.
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Insbesondere
durch den Verbund z. B. aus hochfestem Trägermaterial und korrosionsbeständigem Nirostastahl
weist die Tragstange ein geringes Gewicht sowie eine gewünschte äußere Oberfläche auf.
Die Variantenzahl (der z. Zt. eingesetzten Schwarz- oder Weißausführungen)
der Rohre kann gesenkt werden, da das die äußere Oberfläche bildende Stahlband in sehr
geringer Dicke ausgeführt werden
kann und daher weniger Kosten verursacht. Für Rohrvarianten mit unterschiedlichen
Festigkeitsanforderungen kann z. B. lediglich die Materialdicke
des ersten Stahlbandes aus hochfestem Stahl geändert werden.
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Wenigstens
zwei Stahlbänder
des Rohres können
eine gleiche Materialdicke aufweisen. Auf diese Weise kann z. B.
aus den Stahlbändern
gleicher Materialdicke ein Rohr mit einer gewünschten Wanddicke und entsprechendem
Arbeitsvermögen gefertigt
werden.
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Wenigstens
zwei Stahlbänder
des Rohres können
eine unterschiedliche Materialdicke aufweisen. So kann z. B. ein
aus einem Nirostastahl gebildetes äußerstes Stahlband eine geringe
Wanddicke aufweisen, während
ein von außen
nicht sichtbares Stahlband aus einem hochfesten Schwarzstahl mit einer
großen
Wanddicke ausgebildet sein kann. Aufgrund der geringen Wanddicke
des teureren Nirostastahls und der großen Wanddicke des Stahlbandes aus
relativ kostengünstigem
hochfesten Stahl kann ein Rohr mit den gewünschten optischen Eigenschaften
und geforderter Festigkeit mit relativ geringen Herstellungskosten
produziert werden.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren ein Tragstangenrohr.
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Der
Erfindung lag die oben erwähnte
Aufgabe zugrunde.
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Die
Aufgabe wird gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung gelöst
mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zur Herstellung eines Halte- und Führungsrohres.
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Die
Herstellung eines solchen Rohres ist durch offenkundige Vorbenutzung
bekannt geworden und umfasste die eingangs beschriebenen Verfahrensschritte.
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Die
Aufgabe bestand darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Halte- und Führungsrohres
zu schaffen, welches insbesondere in Bezug auf die Herstellungskosten
weiter verbessert ist.
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Die
Aufgabe wird gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung gelöst
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
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Das
Prinzip der Erfindung besteht darin, dass wenigstens zwei Stahlbänder übereinander
angeordnet werden. Die Stahlbänder
können
z. B. unterschiedliche Bandbreiten aufweisen. Die Bandbreite jedes
Stahlbandes kann mit Rücksicht
auf die Lage und Form des Stahlbandes nach der Umformung zu einem
Rohr unterschiedlich bemessen sein. Alternativ können die Stahlbänder die
gleiche Bandbreite aufweisen, was eine höhere Schweißnahtwulst zur Folge haben
kann. Die übereinander
angeordneten Stahlbänder
können,
nachdem sie übereinander
angeordnet wurden, z. B. aneinander fixiert werden. Anschließend werden
die Stahlbänder
zu einer Vorform eines Rohres geformt, wobei die Stahlbänder sandwichartig
koaxial angeordnet sind. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt
wird das aus den Stahlbändern
vorgeformte Rohr zu einem geschlossenen Rohr gefügt, z. B. geschweißt.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die sandwichartig übereinander
angeordneten Stahlbänder
gemeinsam gewickelt und gefügt
werden. Auf diese Weise müssen
die einzelnen Stahlbänder
nicht separat zu Vorrohren gefügt,
geschweißt
und anschließend
sandwichartig koaxial angeordnet werden, was einen größeren Aufwand
zur Folge hätte.
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Gemäß einer
Alternative ist es aber selbstverständlich ebenfalls möglich, das
erste Stahlband und das zweite Stahlband bzw. zusätzliche
Stahlbänder
jeweils separat zu einem geschlossenen Rohr zu fertigen und anschließend zusammenzustecken.
Bei dieser Ausführungsform
müssen
die Abmessungen der Rohre derart ausgebildet sein, dass die einzelnen Rohre
ineinandersteckbar sind.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
werden vor dem Verfahrensschritt des Fügens, z. B. des Schweißens, Endbereiche
wenigstens eines Stahlbandes aus Nirostastahl um den Endbereich
wenigstens eines anderen Stahlbandes herumgelegt. Z. B. kann dieser
Verfahrensschritt erfolgen nachdem die Stahlbänder übereinander angeordnet wurden.
Das Stahlband aus Nirostastahl kann z. B. eine größere Bandbreite
aufweisen. Anschließend
können
die Stahlbänder
gemeinsam zu einem neuerlichen Stahlband gewickelt werden. Dieses
neuerliche Stahlband wird dann durch Rohrvorformung und Schweißung zu
einem geschlossenen Rohr hergestellt. Das Stahlband aus ferritischem
Nirostastahl kann z. B. vor dem Schweißprozess derart um die Bandkante
eines oder mehrerer anderer Stahlbänder gelegt werden, dass beim
Schweißen
zu einem geschlossenen Rohr das Material des niedrig legierten Stahls
nicht an die Oberfläche
des Rohres gespült
wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann,
um die sandwichartig zu dem Rohr angeordneten Stahlbänder miteinander
zu verbinden, das aus mehreren Schichten bestehende Rohr einem Ziehprozess
unterzogen werden. Dabei werden die sandwichartig angeordneten Stahlbänder des
Rohres durch die Reibung an den zueinander weisenden Oberflächen reibschlüssig miteinander
verbunden.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
die Stahlbänder
des Rohres miteinander verbunden werden, indem das Rohr einem Rundhämmer-Prozess
unterzogen wird. Auch dabei tritt eine reibschlüssige Verbindung an den zueinander
weisenden Oberflächen der
Stahlbänder
ein.
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Alternativ
können
die übereinander
angeordneten Stahlbänder
oder die zusammengefügten
Rohre durch einen Kleber miteinander verbunden sein. Zueinander
weisende Flächen
der einzelnen Stahlbänder
können
z. B. miteinander verklebt sein (z. B. um Spaltkorrosion zu vermeiden).
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Weitere
Vorteile ergeben sich anhand der nicht zitierten Unteransprüche sowie
anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittdarstellung eines Stahlbandes von hochfestem
Dualphasenstahl aus dem Stand der Technik,
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2 eine
schematische Schnittdarstellung eines aus einem Stahlband gemäß 1 vorgeformten
Rohres aus dem Stand der Technik,
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3 eine
schematische Schnittdarstellung eines aus einem Stahlband gemäß 1 vorgeformten
und geschweißtem
Tragstangenrohrs gemäß dem Stand
der Technik,
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4 eine
perspektivische schematische Darstellung eines Teilbereichs von
zwei übereinander
angeordnete Stahlbändern,
wobei ein erstes Stahlband von einem hochfesten Stahl gebildet ist und
ein zweites Stahlband von einem ferritischen Nirostastahl gebildet
ist,
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5 eine
perspektivische schematische Schnittdarstellung eines Teilbereichs
eines erfindungsgemäß aus den
Stahlbändern
gemäß 3 gewickelten
Tragstangenrohrs,
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6 eine
schematische Querschnittdarstellung eines Teilbereichs eines erfindungsgemäß aus den
Stahlbändern
gemäß 4 gewickelten
und geschweißten
Tragstangenrohrs,
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7 eine
Ausschnittdarstellung gemäß Ausschnittlinie
VII in 6,
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8a eine
schematische Querschnittdarstellung von drei übereinander angeordneten Stahlbändern, wobei
ein erstes Stahlband von einem Nirostastahl, ein zweites Stahlband
von einem hochfesten Stahl und ein drittes Stahlband von einem Nirostastahl
gebildet ist, um der Korrosionsbeständigkeit der Anordnung auch
im Rohrinnenbereich entsprechen zu können.
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8b eine
schematische Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäß aus den
Stahlbändern
gemäß 8a vorgeformten
und geschweißten Tragstangenrohrs,
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9 eine
Schematische Querschnittdarstellung von zwei übereinander angeordneten Stahlbändern gleicher
Materialbeschaffenheit und Dicke, und
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10 eine
schematische Querschnittdarstellung von zwei übereinander angeordneten Stahlbändern, wobei
ein erstes Stahlband bezüglich
eines zweiten Stahlbandes eine größere Dicke aufweist.
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Ein
Tragstangenrohr insgesamt wird in den Fig. mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Gleiche Bezugsziffern in den unterschiedlichen Fig. bezeichnen auch
bei Hinzufügung
oder Weglassen von kleinen Buchstaben entsprechende Teile.
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In 1 ist
der Querschnitt eines Stahlbandes 11 aus hochfestem Stahl
dargestellt, welches im Stand der Technik zur Herstellung eines
Tragstangenrohres verwendet wurde. Das Stahlband 11 wurde
im Stand der Technik durch Einformung der Endbereiche 12 und 13 in
Richtung u in eine kreiszylindrische Form geformt (siehe 2).
Zwischen den Endbereichen 12 und 13 ist gemäß 2 ein
Spalt 14 ausgebildet. Die Endbereiche 12 und 13 wurden gemäß 3 miteinander
zu einem Tragstangenrohr 10 mit einer Schweißnaht 15 verschweißt. Die Schweißnaht 15 musste
anschließend
bearbeitet werden, da ein Schweißwulst unerwünscht ist.
Um Korrosion einer Oberfläche 16 des
Tragstangenrohres 10 zu vermeiden und aus optischen Gründen wurde
der Tragstangenartikel nach seiner Fertigstellung mit einer galvanisch/chemisch
aufgebrachten Schicht 17 aus Doppelnickel und Chrom versehen (siehe 3).
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Erfindungsgemäß werden
ein Stahlband 18 aus Nirostastahl sowie ein Stahlband 11 übereinander
angeordnet. Ein Endbereich 19 des Stahlbands 18 wird
um den Endbereich 12 des Stahlbands 11 gelegt.
Ein Endbereich 20 des Stahlbands 18 wird um den
Endbereich 13 des Stahlbands 11 gelegt. Gemäß 4 umgreift
der Endbereich 19 den Endbereich 12. Der Endbereich 20 umgreift
den Endbereich 13. Anschließend werden die Endbereiche 12 und 19 sowie 13 und 20 gemeinsam
gemäß 4 in
Richtung u zu einem Rohr vorgeformt. Zwischen den Endbereichen 12 und 19 sowie 13 und 20 ist
ein Spalt 14 ausgebildet. In einem darauffolgenden Verfahrensschritt
wird der Spalt 14 durch einen Schweißvorgang, z. B. ohne Zusatzwerkstoff,
verschlossen. Die Schweißnahtbereich 21 ist
in 7 vergrößert dargestellt.
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Die
Schweißnaht 21 ist
von einem Mischgefüge
gebildet, welches sowohl Anteile an Stahl als auch Anteile an Nirostastahl
enthält.
Im Besonderen kann der Schweißprozess
z. B. mit geringstem Stauchdruck auf die Bandkanten durchgeführt werden,
um ein Durchschwemmen des hochfesten Stahls -Schwarzmaterials- nach
außen,
durch die Nirostastahlschicht zu vermeiden. Durch die Schweißnaht 21 sind
die Endbereiche 12 und 13 sowie 19 und 20 als
auch die Stahlbänder 11 und 18 miteinander verbunden.
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Die
in den 5 und 6 dargestellten Verfahrensschritte
können
alternativ auch durchgeführt
werden, wenn mehr als zwei Stahlbänder übereinander angeordnet sind.
Gemäß 8a sind
drei Stahlbänder übereinander
angeordnet. Ein Stahlband 11 aus Stahl ist zwischen zwei
Stahlbändern 18a und 18b aus
Nirostastahl angeordnet. Auf diese Weise kann nach dem Durchführen der
Verfahrensschritte gemäß der 5 und 6 ein
Tragstangenrohr 10 erhalten werden, bei welchem eine Innenfläche 22 von
einem Stahlband 18a aus Nirostastahl und eine Außenfläche 23 ebenfalls
von einem Stahlband 18b aus Nirostastahl gebildet sind
(8b).
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Um
die Verfahrensschritte gemäß der 5 und 6 durchzuführen können auch
zwei Stahlbänder 11 gleicher
Dicke und gleicher Materialbeschaffenheit verwendet werden (siehe 9).
Sind die Stahlbänder 11 z.
B. in einer häufig
verwendeten Dicke d1 kostengünstiger
am Markt erhältlich,
so kann die gewünschte
Dicke d2 des Rohres 10 durch übereinander angeordnete Stahlbänder gleicher
Dicke d1 erhalten werden.
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Alternativ
können
die Verfahrensschritte gemäß der 5 und 6 auch
mit übereinander
angeordneten Stahlbändern 11 und 18 unterschiedlicher
Dicke d durchgeführt
werden (siehe 10). z. B. kann ein Stahlband 18 aus
einem relativ teuren Nirostastahl mit hoher Korrosionsbeständigkeit
von geringer Dicke d3 gebildet sein, während ein Stahlband 11 aus
einem verhältnismäßig kostengünstigen Stahl,
an welchen geringe Anforderungen bezüglich der Oberfläche gestellt
werden, von großer
Dicke d4 gebildet ist. Der Nirostastahl kann z. B. einen Anteil von
0,2 und der Stahl einen Anteil von 0,8 an der Gesamtdicke des Verbundes
der Stahlbänder 11, 18 des Rohres 10 besitzen.
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Alternativ
können
selbstverständlich
auch mehrere Stahlbänder
einer bestimmten Dicke mit einem oder mehreren Stahlbändern von
unterschiedlicher Dicke kombiniert werden.