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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
gegenwärtige
Erfindung betrifft ein Doppelrohr und ein Verfahren zur Herstellung
desselben.
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2. Beschreibung der zugehörigen Technik
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Die
Rohrleitungsführung
zum Zirkulieren verwendet unter anderem z. B. ein Doppelrohr, zusammengesetzt
aus einem Außenrohr
und einem Innenrohr, in das das Außenrohr eingesetzt ist, um
Doppelkanäle
zu bilden.
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Das
Verwenden des Doppelrohres gestaltet die Anordnung einer Rohrleitungsführung einfacher und
kompakter und demzufolge ist es für die Anordnung einer Rohrleitungsführung mit
vielen Einschränkungen
vorteilhaft. Insbesondere ist ein Doppelrohr sehr vorteilhaft für eine Klimatisierungsanlage,
wo eine Anordnung der Rohrleitungsführung infolge des Fahrzeugaufbaus
beträchtlich
begrenzt ist. Das Verwenden des Doppelrohres ist auch hinsichtlich
des Vereinfachens der Arbeit des Zusammenbauens und bei der Reduzierung
der Herstellungskosten vorteilhaft.
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Ein
herkömmliches
Doppelrohr ist z. B. in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2001-341027 gezeigt, die Verbindungsrippen zwischen ein Außenrohr
und ein Innenrohr des Doppelrohrs anordnet. Das Doppelrohr mit den
Verbindungsrippen wird üblicherweise
durch Fließpressen oder
eines Aluminiummaterials durch Werkzeuge hergestellt.
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Der
Fließpress-
oder Ziehvorgang erfordert, um das Doppelrohr mit den Verbindungsrippen
herzustellen, komplizierte Metallwerkzeuge. Zusätzlich schließt das Doppelrohr
mit den Verbindungsrippen ein Schneidverfahren der Verbindungsrippen
ein, wenn die Enden des Doppelrohrs begrenzt werden. Dies erhöht notwendigerweise
die Herstellungskosten.
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Eine
weitere Anordnung eines Doppelrohrs ist aus der DE-A-2 311 688 bekannt,
die als die zum Stand der Technik naheste betrachtet wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Doppelrohr mit niedrigen
Kosten zu schaffen.
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Zum
Erreichen des Zieles sieht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
ein Doppelrohr entsprechend des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur
Herstellung eines Doppelrohrs entsprechend des Anspruchs 2 vor.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die 1A und 1B sind
beispielhafte Darstellungen, die ein Doppelrohr und ein Verfahren zur
Herstellung desselben, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung
bilden, zeigen, in dem die 1 einen
Zustand des Einsetzens eines spiraligen Innenrohres in ein Außenrohr
zeigt und die 1B einen Zustand zeigt, um das
Außenrohr
mit dem eingesetzten Innenrohr zu krümmen, um das Außenrohr
und das Innenrohr miteinander zu befestigen;
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2 ist
eine Schnittdarstellung, die einen gekrümmten Teil des Außenrohres
und des Innenrohres der 1B zeigt;
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3 ist
eine Schnittdarstellung, die ein Außenrohr, teilweise zusammengedrückt, entsprechend eines
ersten Ausführungsbeispieles
zeigt;
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4 ist
eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, um ein Außenrohr mit einem Abstreckwerkzeug
abzustrecken, um das Außenrohr
an einem spiraligen Innenrohr, das in das Außenrohr eingesetzt ist, entsprechend
einer Veränderung
des ersten Ausführungsbeispieles
zu befestigen;
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5 ist
eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, um ein Außenrohr mit Walzen zu ziehen,
um das Außenrohr
an einem spiraligen Innenrohr, das in das Außenrohr eingesetzt ist, entsprechend
einer Veränderung
des ersten Ausführungsbeispieles
zu befestigen;
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6 ist
eine Schnittdarstellung, die ein Außenrohr zeigt, dessen Wand
an mehreren Orten entlang des Umfangs derselben zusammengedrückt worden
ist, um das Außenrohr
in einem spiraligen Innenrohr, das in das Außenrohr eingesetzt ist, entsprechend
einer Veränderung
des ersten Ausführungsbeispieles
zu befestigen;
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7 ist
eine Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines Doppelrohres
erläutert,
das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet;
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Die 8A, 8B und 8C sind
Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des spiraligen Innenrohres
erläutern,
in dem die 8A zwei Innenrohre zeigt, die
spiralig umeinander gewickelt sind, die 8B eines
von den Innenrohren zeigt, die voneinander gelöst sind und die 8C zeigt
ein gelöstes
Innenrohr, das in ein Außenrohr
eingesetzt ist;
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Die 9A, 9B und 9C sind
Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des spiraligen Innenrohres
erläutern;
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11 ist
eine Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines spiraligen
Innenrohres zeigt;
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12 ist
eine Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines spiraligen
Innenrohres zeigt;
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13 ist
eine Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines spiraligen
Innenrohres zeigt;
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Die 14A, 14B und 14C sind Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung
eines Doppelrohrs zeigen, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung
bilden, in dem die 14A einen Zustand vor dem Bilden
eines Innenrohres in eine Wellenform mit einem Presswerkzeug zeigt,
die 14B einen Presszustand des Innenrohres
zeigt und die 14C das wellenförmige Innenrohr,
das in das Außenrohr
eingesetzt ist; und
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15 ist
ein Zustand, der ein Vergleichsbeispiel zeigt, um ein Problem zu
erläutern,
dass auftritt, wenn ein Innenrohr einfach in ein Außenrohr
eingesetzt wird.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die 1A und 1B zeigen
ein Doppelrohr und ein Verfahren zur Herstellung desselben, das
keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet. Das Doppelrohr 10 weist
ein Außenrohr 1 und
ein Innenrohr 2 auf, die voneinander unabhängig sind. Durch
das Außenrohr 1 geht
ein erstes Fluid hindurch und durch das Innenrohr 2 geht
ein zweites Fluid hindurch. Das Innenrohr 2 ist spiralig
gebildet und wird in dem Außenrohr 1 gehalten.
Es gibt keine Verbindungsrippen, um einen konstanten Spalt zwischen dem
Außenrohr 1 und
dem Innenrohr 2 zu halten.
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Es
wird ein Verfahren zur Herstellung des Doppelrohrs 10 erläutert. In
der 1 wird das unabhängige Innenrohr 2,
das einen kleinen Durchmesser hat, spiralig gebildet. Zu dieser
Zeit wird der Außendurchmesser
der Spirale des Innenrohres 2 festgelegt, gleich oder leicht
kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohres 1 zu sein.
Dann wird das spiralige Innenrohr 2 in das größere Außenrohr 1,
das von dem Innenrohr 2 unabhängig ist, eingesetzt. Dann wird
das Außenrohr 1 in
einer vorbestimmten Form entsprechend einer Anordnung der Rohrleitungsführung, wie
in der 1B gezeigt, gekrümmt, so
dass jedes Kurventeil des Außenrohres 1 das
Innenrohr 2 gegen die Innenwand des Außenrohres 1 pressen kann.
Dies führt
zum Verbinden des Innenrohres 2 mit dem Außenrohr 1.
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Wie
in der 2 gezeigt ist, wird selbst an einem sanft gekrümmten Teil
des Außenrohres 1 das Außenrohr 1 abgeflacht
oder reduziert, um das Innenrohr 2 fest zu halten oder
das Innenrohr 2 zu greifen.
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Das
Doppelrohr 10 ist eine Kombination des Außenrohres 1 und
des Innenrohres 2, die voneinander unabhängig sind.
Demzufolge braucht das Doppelrohr 10 anders als das herkömmliche
Doppelrohr, das Verbindungsrippen verwendet, keine komplizierten
Fließpresswerkzeuge.
Ohne die Verbindungsrippen enthält
das Doppelrohr 10 ein einfaches Beendigungsverfahren, um
dadurch die Herstellungskosten zu reduzieren. Das spiralige Innenrohr 2 wird
in das Außenrohr 1 eingesetzt
und das Außenrohr 1 wird entsprechend
der Anordnung zur Rohrleitungsführung
gebogen, um das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 gegeneinander fest zu pressen und zu halten. Dies
vereinfacht das Herstellen des Doppelrohrs 10.
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Beim
Einsetzen des spiraligen Innenrohres 2 in das Außenrohr 1 ist
ein Spalt zwischen dem Außenrohr 1 und
dem Innenrohr 2 vorhanden und demzufolge wird keine übermäßige Kraft
für das
Einsetzen des Innenrohres benötigt.
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Das
Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 pressen selbst an einem Ort gegeneinander,
wo das Außenrohr 1 sanft
gekrümmt
ist und demzufolge wird das Innenrohr 2 durch das Außenrohr 1 sogar
dann stark festgehalten, wenn das Doppelrohr 10 in einen schwingenden
Körper,
z. B. in ein Fahrzeug eingesetzt wird.
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Im
Vergleich mit einem geraden Innenrohr hat das spiralige Innenrohr 2 eine
höhere
Steifigkeit und demzufolge schwingt es nicht so leicht und ist für Fahrzeugmontageanwendungen
geeignet.
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Das
Außenrohr 1 und
das spiralige Innenrohr 2 können auf andere Weise gegeneinander
gepresst werden. Die 3 bis 5 zeigen
Ausführungsbeispiele,
um örtlich
oder vollständig
das Außenrohr 1 in die
Richtung zu dem Innenrohr 2 zu verformen, um das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 gemeinsam zu verbinden.
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Entsprechend
eines dritten Ausführungsbeispieles
der Erfindung ist in der 3 ein Teil der Wand des Außenrohres 1 zusammengedrückt, um einen
abgeflachten Quer schnitt zu bilden, um das Außenrohr 1 und das
Innenrohr 2 miteinander zu verbinden. Die Bezugszahl 5 bezeichnet
den zusammengedrückten
Teil.
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In
der 4 ist das Außenrohr 1 gesenkpressgeschmiedet,
so dass das Außenrohr 1 stark gegen
das Innenrohr 2 an dem reduzierten Teil presst. Noch genauer,
das Außenrohr 1 wird
durch das Gesenkschmiedewerkzeug 21 in die Richtung des
Pfeiles gezogen, um den Durchmesser des Außenrohres 1 zu reduzieren,
so dass das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 miteinander an dem reduzierten Teil befestigt
werden.
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In
der 1 wird das Außenrohr 1 gezogen, um
den Durchmesser desselben zu reduzieren, so dass das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 an dem reduzierten Teil gegeneinander gepresst
werden. Noch genauer, das Außenrohr 1 wird
mit den Walzen 22 gezogen.
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In
der 6 ist die wand des Außenrohres 1 durch
ein Werkzeug an einer Mehrzahl von Umfangsorten zusammengedrückt, um
das Außenrohr 1 und das
Innenrohr 2 zusammen an einer Mehrzahl von einwärts vorspringenden
Bereichen zusammen zu verbinden. Eine Bezugszahl 5 bezeichnet
die zusammengedrückten
Bereiche oder Teile. Es gibt eine Mehrzahl von zusammengedrückten Teilen 5 in
der Umfangsrichtung des Außenrohres 1.
Solch ein Zusammendrücken
kann mit der Verwendung von Drück-
oder Walzwerkzeugen leicht ausgeführt werden.
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Das
Befestigen des Außenrohres
an dem Innenrohr 2 durch örtliches oder vollständiges Verformen
des Außenrohres 1 in
die Richtung zu dem Innenrohr 2 befestigt, wie in den 3 bis 6 gezeigt
ist, das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 miteinander, unabhängig davon, ob oder nicht das
Doppelrohr 10 später
gekrümmt
wird. Das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 werden nämlich entlang der gesamten
Länge derselben,
die gerade Teile enthält,
wo kein Biegen ausgeführt
wird, fest zusammengehalten. Das spiralige Innenrohr 2 ist
in das Außenrohr 1 mit
einem Spalt zwischen den zwei Rohren eingesetzt, so dass keine übermäßige Kraft
für den
Einsetzvorgang erforderlich ist. Dies macht das Herstellen des Doppelrohrs 10 einfacher.
Ein Verfahren, das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet,
verwendet eine Kraft, wenn ein Innenrohr in ein Außenrohr
eingesetzt wird. Solch ein Verfahren der Herstellung eines Doppelrohrs
wird erläutert.
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7 zeigt
das Herstellungsverfahren des Doppelrohrs, das keinen Teil der vorliegenden
Erfindung bildet. Beim Bearbeiten eines Innenrohres 2 in eine
spiralige Form macht das Verfahren, anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
einen Außendurchmesser
D1 der Spirale des Innenrohres 2 größer als den Innendurchmesser
D2 des Außenrohres 1.
Nach dem Formen des spiraligen Innenrohres 2 setzt das
Verfahren das Innenrohr 2 in das Außenrohr 1, so dass
das Innenrohr 2 gegen die Innenwand des Außenrohrs 1 presst.
Beim Einsetzen des Innenrohres 2 in das Außenrohr 1 wird
die Elastizität
des spiraligen Innenrohres 2 verwendet, um den Durchmesser
der Spirale zu reduzieren. Nach dem Einsetzen presst die Reaktionskraft
der elastischen Spirale des Innenrohres das Innenrohr 2 stark
gegen das Außenrohr 1.
Die Differenz zwischen dem Durchmesser D1 und D2 arbeitet nämlich als
eine Einsetzgrenze, um das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 miteinander einzusetzen.
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Unabhängig davon,
ob oder nicht das Außenrohr 1 später gekrümmt wird,
werden das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 stark gegeneinander gepresst. Das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 sind nämlich
stark miteinander entlang der gesamten Länge derselben, die gerade Teile
enthält,
wo keine Biegung angewandt wird, verbunden. Ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel
enthält
das in der 7 gezeigte Verfahren keine Verbindungsrippen
zwischen dem Außenrohr 1 und
dem Innenrohr 2, um die Herstellungskosten zu reduzieren.
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Beispiele
der Verfahren des Bildens eines Innenrohres 2 in eine Spiralform
werden in Bezug auf die 8 bis 10 erläutert.
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Das
Verfahren der 8A bis 8C wird erläutert. In
der 8A werden zwei Innenrohre 2 vorbereitet
und spiralig umeinander geschlungen. In der 8B sind
die zwei gewickelten Rohre 2 voneinander gelöst, um die
spiraligen Rohre 2 zu schaffen. In der 8C ist
das Spiralrohr 2 in das Außenrohr 1 eingesetzt
und das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 werden, wie zuvor diskutiert, miteinander befestigt.
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Das
Verfahren der 9A bis 9C werden
erläutert.
In der 9A sind ein Innenrohr 2 und ein
säulenförmiger Kern 31 vorbereitet.
In der 9B wird das Innenrohr 2 rund
um den Kern 31 geschlungen und dann wird das aufgewickelte
Innenrohr 2 von dem Kern 31 gelöst, um ein
spiraliges Innenrohr 2 zu schaffen. In der 9C wird
das spiralige Innenrohr 2 in ein Außenrohr 1 eingesetzt
und das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 werden, wie zuvor diskutiert, miteinander
befestigt.
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Das
Verfahren der 10A bis 10D wird
erläutert.
In der 10A werden ein Innenrohr 2 und
ein Kern 32 vorbereitet. Der Kern 32 wird ausgewählt, um
eine Spirale des Innenrohrs 2 herzustellen, damit er einen
Außendurchmesser
D0 hat, der größer ist
als ein erforderlicher Spiralendurchmesser D1. In der 10B ist das Innenrohr 2 rund um den Kern 32 mit
einer engen Steigung spiralig geschlungen. Das Innenrohr 2 wird
von dem Kern 32 gelöst,
um ein spiraliges Innenrohr 2 zu schaffen. In der 10C wird das spiralige Innenrohr 2 in
einer axialen Richtung erstreckt, so dass das Innenrohr 2 den
erforderlichen äußeren Spiraldurchmesser
D1 zu haben. In der 10D wird das spiralige Innenrohr 2 wird
in das Außenrohr 1 eingesetzt
und das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 werden, wie zuvor erwähnt, miteinander befestigt.
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Das
Verfahren der 10A bis 10D versieht
das Innenrohr 2 mit einem äußeren Spiraldurchmesser, der
größer ist,
als der erforderliche Spiraldurchmesser D1 und verlängert das
spiralige Innenrohr 2 in die Steigung der erstreckten Spirale
und reduziert den äußeren Spiraldurchmesser
auf den erforderlichen äußeren Spiraldurchmesser
D1. Nachdem das Innenrohr 2 in das Außenrohr 1 eingesetzt ist,
wird das Innenrohr 2 infolge der Federwirkung des spiraligen
Innenrohres 2 fest gegen das Außenrohr 1 gepresst.
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Die
in den 8 bis 10 gezeigten
Verfahren können
das spiralige Innenrohr 2 mit niedrigen Kosten ohne spezielle
Metallwerkzeuge, gezeigt in den 11 bis 13,
bilden.
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Entsprechend
eines anderen Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung wird ein Innenrohr 2 mit einer
Spiralform durch Fließpressen
oder Ziehen des geraden Innenrohres 2 durch ein Fließpresswerkzeug 23,
wie in der 11 gezeigt, oder durch ein Warmformwerkzeug 24,
wie in der 12 gezeigt, oder durch eine
selbsttragende Biegeeinrichtung 25, wie in der 13 gezeigt,
geschaffen.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines Doppelrohrs 10, das keinen
Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird in Bezug auf die 14A bis 14C erläutert.
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In
den 14A und 14B wird
ein wellenförmiges
Innenrohr 2 mit einem Drückwerkzeug 41 gebildet.
In der 14C wird das Innenrohr 2 in das
Außenrohr 1 eingesetzt
und das Innenrohr 2 wird gegen die Innenwand des Außenrohres 1 gepresst. Das
Pressen des Innenrohres 2 gegen das Außenrohr 1 wird durch
Festlegen einer Amplitude (der Wellenhöhe) H des wellenförmigen Innenrohres 2 in
der Weise von einem der ersten oder zweiten Verfahren erreicht.
Z. B. kann die Amplitude H des Innenrohres H, dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich,
gleich zu oder kleiner als ein Durchmesser D2 des Außenrohres 1 sein.
Alternativ kann die Amplitude H des Innenrohres 2, dem
in der 2 gezeigten Verfahren ähnlich, größer als der Innendurchmesser
D2 des Außenrohres 1 sein.
Die Details des ersten und des zweiten Verfahrens sind bereits erläutert worden
und demzufolge werden sie nicht wiederholt. Das Schaffen des Innenrohres 2 mit
einer Wellenform kann in einer Weise erreicht werden, die anders
als das Pressen der 14A und 14B ist.
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Das
dritte Verfahren schafft dieselben Wirkungen wie die des ersten
und zweiten Ausführungsbeispieles.
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Wie
zuvor erläutert,
stellt eines der Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein Doppelrohr durch Einsetzen eines
spiralig oder wellenförmigen
Rohres in ein Außenrohr
und durch Pressen des Innenrohres und des Außenrohres gegeneinander ohne
Anordnen der Verbindungsrippen zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr
her. Demzufolge braucht keines der Ausführungsbeispiele beim Herstellen
des Doppelrohrs keine komplizierten Fließpresswerkzeuge und vereinfacht
eine Beendigung des Doppelrohrs, um dadurch die Herstellungskosten des
Doppelrohrs zu reduzieren.
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Das
Doppelrohr entsprechend eines der Ausführungsbeispiele hat weitere
Vorteile.
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Als
ein Vergleichsbeispiel wird eine Technik in die Überlegung einbezogen, die einfach
ein Innenrohr in ein Außenrohr
einsetzt und die Enden des Innenrohres an den Enden des Außenrohres
befestigt, um ein Doppelrohr zu bilden. Dieses Vergleichsbeispiel
umfasst ein Möglichkeit,
dass eines von dem Außenrohr
oder dem Innenrohr infolge der Vibration des Fahrzeuges, in dem
das Doppelrohr installiert ist stark vibriert und intermittierend
in Kontakt mit dem Außenrohr
kommt, um ein Rattergeräusch
zu erzeugen.
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Falls
das Doppelrohr des Vergleichsbeispieles entlang einer gegebenen
Anordnung zur Rohrleitungsführung,
wie in der 15 gezeigt, gebogen wird, werden
das Außenrohr 1 und
das Innenrohr 2 Kontakte A, B, C und D bilden. Insbesondere
die losen Kontakte C und D können
infolge der Vibration des Fahrzeuges ein Rattergeräusch erzeugen.
Zusätzlich
kann das Innenrohr 2 einen Durchhang E in dem Außenrohr 1 erzeugen.
Der Durchhang E wird ein großes
Rattergeräusch
an dem Kontakt C erzeugen. Zum Vermeiden dieses Problems könnte es
die Idee geben, die Krümmung
von jeder Biegung zu vergrößern, so
dass das Innenrohr 2 stark gegen eine Innenwand des Außenrohres 1 gepresst
werden kann. Solch eine Anordnung begrenzt jedoch die Form jeder
Biegung des Doppelrohrs. Andererseits befestigt eines der Ausführungsbeispiele
das Außenrohr
und das Innenrohr fest miteinander, um ein Rattergeräusch zu
unterdrücken,
ohne die Form jeder Biegung des Doppelrohrs einzuschränken.
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In
jedem der obigen Ausführungsbeispiele
ist das Innenrohr in einer spiraligen oder wellenförmigen Konfiguration
entlang der gesamten Länge
des Rohres angeordnet. Die vorliegende Erfindung gestattet andere
Anordnungen, in denen das Innenrohr in ei ner spiraligen oder wellenförmigen Konfiguration
angeordnet ist und teilweise gerade Teile hat.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den Ausführungsbeispieles
erläutert
worden ist, wird es für
diejenigen, die auf diesem Gebiet der Technik Fachleute sind, deutlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele begrenzt
ist. Demzufolge dienen die Beschreibungen in dieser Anmeldung nicht
nur für
erläuternde
Zwecke und sind nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung zu
begrenzen.