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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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Aus der
DE 10 2006 024 876 A1 ist ein Tragteil für Innenraum-Ausstattungskörper von Fahrzeugen bekannt, wobei einem stab- oder rohrförmigen Grundkörper aus Stahl ein aus Chrom gebildete äußere Oberfläche zugeordnet ist.
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In der
US 1,460,049 ist ein Leitungsrohr beschrieben, welches aus einem rohrförmigen Stahlkörper besteht, dessen Innen- und Außenfläche von einer durch Angießen in einer Form hergestellten Beschichtung aus einer Stahllegierung, die Chrom enthält, gebildet ist.
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Aufgabe der Erfindung war es, ausgehend von der
DE 10 2006 024 876 A1 , 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 Halte- und Führungsrohr 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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Aus der
US 3,943,011 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Leitungsrohres beschrieben. Ein solches Rohr erfordert ein anderes Herstellungsverfahren, als ein Halte- und Führungsrohr. Das Verfahren gemäß
US 3,943,011 ist daher nicht gattungsgemäß.
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Aus der
US 1,712,090 ist die Herstellung eines Leitungsrohres bekannt, bei welchem ein Grundmaterial mit einer Beschichtung versehen wird und anschließend zu einem Rohr geformt wird. Die Beschichtung erfolgt z. B. durch Elektroschweißen.
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Aus der
US 2,034,278 sind Verfahren bekannt, bei welchen zwei unterschiedliche Stähle miteinander verbunden werden.
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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 ausgehend von dem eingangs erwähnten, druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik 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 erfolgt vor dem Verfahrensschritt des Fügens eine Rohrverformung 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.