DE60027116T2

DE60027116T2 - Verfahren zum Verspannen eines Rohres mit einem Schlauch oder einem Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe

Info

Publication number: DE60027116T2
Application number: DE60027116T
Authority: DE
Inventors: Andreas Sausner
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: JP2001200962A; EP1108942A2; EP1108942A3; ES2257252T3; EP1108942B1; DE60027116D1; ATE322643T1; US20010004154A1; US6526642B2; DE19960652C1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verspannen eines Rohres mit einem Schlauch oder einem Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe.
Verbindungen zwischen einem Schlauch und einem Rohr, die mit Hilfe einer Pressmuffe hergestellt werden, finden beispielsweise in Bremssystemen in Kraftfahrzeugen, hydraulischen Geräten oder dergleichen Anwendung. Da diese Verbindungen in sehr großen Mengen hergestellt werden und in manchen Fällen mit Bauteilen zusammenwirken, die für die Sicherheit des jeweiligen Systems ausschlaggebend sind, müssen hohe Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen zuverlässig erfüllt werden, während die Kosten für die Herstellung der Pressverbindung niedrig sein müssen.
Sie verspannen mit Hilfe einer Pressmuffe ein Rohr mit einem Schlauch, wobei ein Presswerkzeug eingesetzt wird, welches radial auf die die Außenseite des Schlauches umgebende Pressmuffe wirkt (US-A-5, 651,282). Der Verspannvorgang wird gestoppt, sobald die Klemmbacken des Presswerkzeuges eine bestimmte Position erreicht haben. Das bedeutet, dass das Rohr, der Schlauch und die Pressmuffe bis zu einem bestimmten Grad zusammengepresst werden. In diesem Fall werden Abweichungen im Durchmesser und der Wandstärke des Rohres und des Schlauches sowie Fertigungstoleranzen der Pressmuffe nicht berücksichtigt. Da die Fertigungstoleranzen bei jeder der zuvor genannten Komponenten relativ hoch sind, variieren die Kräfte, mit denen das Rohr, der Schlauch und die Pressmuffe zusammengepresst werden und folglich auch die Qualität der Verbindung zwischen dem Rohr und dem Schlauch. Dies erfordert kostspielige Qualitätssicherungsmaßnahmen und führt zu relativ hohen Kosten auf Grund von Ausschussteilen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Verspannen eines Rohres mit einem Schlauch oder einem Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe, welches einfach ausgeführt werden kann und dennoch einen sehr hohen Qualitätsstandard der Verbindung zwischen dem Rohr und dem Schlauch gewährleistet.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel mit einem Verfahren zum Verspannen eines Rohres mit einem Schlauch oder einem zweiten Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe erreicht, wobei

– ein Presswerkzeug, welches in radialer Richtung auf die Pressmuffe wirkt, vorgeschoben wird,
– die Radialkraft F zwischen dem Presswerkzeug und der Pressmuffe bestimmt wird und
– das Presswerkzeug um einen verbleibenden Pressweg s_R vorgeschoben wird, nachdem ein festgelegter Wert a der Radialkraft F erreicht worden ist.

Dieses Verfahren birgt den Vorteil, dass stets eine bestimmte Radialkraft zwischen dem Presswerkzeug und der Pressmuffe ausgeübt wird, bevor das Presswerkzeug um einen verbleibenden Pressweg s_R VOrgeschoben wird, unabhängig von den Maßtoleranzen des Rohres, des Schlauches und der Pressmuffe. Der verbleibende Pressweg s_R dient auch dazu, dass eine festgelegte Verformung des Rohres gewährleistet wird, so dass eine definierte Verspannung zwischen der Pressmuffe, des Schlauches und des Rohres nach dem Entfernen des Presswerkzeuges erzielt wird. Folglich ist die Presskraft zwischen der Pressmuffe, dem Schlauch und dem Rohr nahezu unabhängig von den Maßtoleranzen des Rohres, des Schlauches und der Pressmuffe. Dies führt zu einer entscheidenden Verbesserung der Qualität, niedrigeren Ausschussquoten und damit günstigeren Fertigungskosten.
Gemäß der Erfindung wird die oben genannte Zielsetzung auch mit einem Verfahren zum Verspannen eines Rohres mit einem Schlauch oder einem zweiten Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe erzielt, wobei – ein Presswerkzeug, welches in radialer Richtung auf die Pressmuffe wirkt, vorgeschoben wird, – die Radialkraft F zwischen dem Presswerkzeug und der Pressmuffe bestimmt wird, – der Weg s des Presswerkzeuges in radialer Richtung bestimmt wird, – die erste Ableitung dF/ds der Radialkraft F in Bezug auf den Weg s berechnet wird und – das Presswerkzeug um einen verbleibenden Pressweg s_R vorgeschoben wird, nachdem ein festgelegter Wert b der ersten Ableitung dF/ds der Radialkraft in Bezug auf den Weg s erreicht wird.
Dieses Verfahren birgt den Vorteil, dass der Zustand der Pressverbindung auf Grund des stufenförmigen Verlaufs der ersten Ableitung der Radialkraft F in Bezug auf den Vorschubweg s noch besser bestimmt werden kann, bevor das Presswerkzeug um den verbleibenden Pressweg s_R vorgeschoben wird.
Gemäß der Erfindung wird die oben genannte Zielsetzung auch durch ein Verfahren zum Verspannen eines Rohres mit einem Schlauch oder einem zweiten Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe erreicht, wobei – ein Presswerkzeug, das in radialer Richtung auf die Pressmuffe wirkt, vorgeschoben wird, – die Radialkraft F zwischen dem Presswerkzeug und der Pressmuffe bestimmt wird, – der Weg s des Presswerkzeuges in radialer Richtung bestimmt wird, – die zweite Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s berechnet wird und – das Presswerkzeug um einen verbleibenden Pressweg s_R vorgeschoben wird, sobald die Anzahl der Höchstwerte der zweiten Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand (s) einer festgelegten Zahl c entspricht.
Die zweite Ableitung d²F/ds² enthält im Wesentlichen mehrere Höchstwerte und ist ansonsten etwa gleich Null. Folglich ist es lediglich erforderlich, die Zahl der Höchstwerte zu bestimmen, um den Grad zu ermitteln, zu welchem die Pressmuffe, der Schlauch und das Rohr bereits zusammengepresst sind. Zum Beispiel wird das Presswerkzeug um den verbleibenden Pressweg s_R vorgeschoben, sobald festgestellt worden ist, dass beispielsweise das Rohr beginnt, sich zu verformen. Das bedeutet, dass dieses Verfahren auch gewährleistet, dass eine festgelegte Pressung zwischen dem Rohr, dem Schlauch und der Pressmuffe erreicht wird, nachdem das Presswerkzeug entnommen worden ist.
Gemäß der Erfindung wird die oben genannte Zielsetzung auch mit einem Verfahren zum Verspannen eines Rohres mit einem Schlauch oder einem zweiten Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe erreicht, wobei

– ein Presswerkzeug, welches in radialer Richtung auf die Pressmuffe wirkt, vorgeschoben wird,
– die Radialkraft F zwischen dem Presswerkzeug und der Pressmuffe bestimmt wird,
– der Abstand s des Presswerkzeuges in radialer Richtung bestimmt wird,
– die erste Ableitung dF/ds der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s berechnet wird,
– die zweite Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s berechnet wird und
– das Presswerkzeug um einen verbleibenden Pressweg s_R vorgeschoben wird, nachdem ein festgelegter Wert a der Radialkraft F erreicht worden ist, nachdem ein festgelegter Wert b der ersten Ableitung dF/ds der Radialkraft in Bezug auf den Abstand s erreicht worden ist und/oder nachdem die Zahl an Höchstwerten in der zweiten Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s einer festgelegten Zahl c entspricht.

Dieses Verfahren birgt den Vorteil, dass der Verlauf der Pressverbindung zwischen der Pressmuffe, dem Schlauch und dem Rohr auf drei verschiedene Arten gemessen wird. Folglich stehen redundante Informationen zur Verfügung. Diese Redundanz kann dazu eingesetzt werden, um mögliche Ausreißer oder dergleichen während der Bestimmung der Werte a, b oder c zu verhindern.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens wird das Presswerkzeug erst dann um den verbleibenden Pressweg vorgeschoben, wenn zwei der drei Werte a, b oder c erreicht werden, so dass der Zustand der Pressverbindung mit besonders hoher Zuverlässigkeit ermittelt wird.
In einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn der andere Wert bzw. die anderen Werte während des Vorschiebens nicht erreicht werden. Diese Fehlermeldung zeigt an, dass die Pressverbindung zwischen der Pressmuffe, dem Schlauch und dem Rohr nicht gemäß den diesbezüglichen Vorgaben hergestellt worden sein kann. Folglich bietet dieses Verfahren die Möglichkeit, während der Pressung eine erste Qualitätskontrolle durchzuführen und die Verbindungen zwischen dem Schlauch und dem Rohr auszusortieren, welche diese erste Qualitätsprüfung nicht bestanden haben. Im Anschluss daran wäre es beispielsweise möglich, diese aussortierten Verbindungen einer besonders genauen Qualitätskontrolle zu unterziehen, um dabei zu ermitteln, ob die Verbindung tatsächlich fehlerhaft oder doch hinreichend ist.
In der Erfindung wird weiter der Vorschlag gemacht, dass der verbleibende Pressweg s_R unter 0,6 mm und insbesondere unter 0,45 mm liegen soll. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass eine optimale Verbindung erreicht wird, beispielsweise bei der Verbindung von Rohren und Schläuchen in den Bremssystemen von Kraftfahrzeugen.
Gemäß einer Variante der Erfindung beträgt c = 4, so dass die Zentrierung der Pressmuffe, die plastische Verformung der Pressmuffe und die Pressung des Schlauches oder seiner äußeren Umhüllung zuverlässig abgeschlossen worden ist, bevor diese um den verbleibenden Pressweg s_R vorgeschoben wird.
Des Weiteren wird in der Erfindung der Vorschlag vorgebracht, dass der erste Höchstwert ein Wert mit positivem Vorzeichen sein soll, der zweite Höchstwert ein Wert mit einem negativen Vorzeichen und die nachfolgenden Höchstwerte positive Vorzeichen haben sollen, so dass mit Hilfe des Wertes mit negativem Vorzeichen zuverlässig ermittelt werden kann, dass die Zentrierung der Pressmuffe abgeschlossen ist, d.h. die Bestimmung des Zustandes der Pressverbindung wird zusätzlich verbessert.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen. Es zeigen:
1 ein Rohr mit einem Schlauch und einer Pressmuffe sowie ein Presswerkzeug in Form eines Querschnittes;
2 der Verlauf der Kraft F in Bezug auf den Abstand s;
3 die erste Ableitung der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s, und
4 die zweite Ableitung der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s.
1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Rohres 1, eines Schlauches 3 und einer Pressmuffe 5 vor der Pressung. Diese Abbildung zeigt, dass der Durchmesser des Rohres 1 an den Stellen 7 unterschiedlich ausgeformt ist, um die formschlüssige Verbindung zwischen dem Rohr 1 und dem Schlauch 3 oder der Pressmuffe 5 in zusammengepresstem Zustand zu verbessern. Das Rohr 1, der Schlauch 3 und die Pressmuffe 5 werden mittels eines schematisch dargestellten Presswerkzeuges 9 zusammengepresst, indem die Klemmbacken des Presswerkzeuges 9 in Richtung des Pfeils s aufeinander zu bewegt werden. Die Klemmbacken des Presswerkzeuges 9 umfassen Vertiefungen 11, welche den Durchmesservariationen 7 des Rohres 1 entsprechen. Die Radialkraft F, welche durch das Presswerkzeug 9 auf die Pressmuffe 5, den Schlauch 3 und das Rohr 1 während der Pressung der drei vorgenannten Komponenten ausgeübt wird, wirkt auch in Richtung des Pfeils s.
1b stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel in zusammengepresstem Zustand dar. Der Schlauch 3 besteht aus nur zwei Schichten und weist an seinem Außendurchmesser ein Gewebe 13 auf. 1b zeigt deutlich, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Rohr 1, dem Schlauch 3 und der Pressmuffe 5 in zusammengepresstem Zustand auf Grund der Durchmesservariationen 7 erreicht wird.
2 stellt den Verlauf der zweiten Ableitung der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s dar. Der Abstand s, kann in verschiedene Abschnitte I–V aufgeteilt werden. Im Abschnitt I berühren die Klemmbacken des Presswerkzeuges 9 die Pressmuffe 5 noch nicht, d. h. eine Radialkraft F wird noch nicht ausgeübt. Im Abschnitt II wird die Pressmuffe 5 verformt und folglich relativ zum Schlauch 3 und dem Rohr 1 zentriert. Im Abschnitt III findet eine plastische Verformung der Pressmuffe 5 statt. Da das Material der Pressmuffe 5 beginnt, sich zu verformen, ist die Zunahme der Radialkraft F im Abschnitt III kleiner als im Abschnitt II, während welchem eine vornehmlich elastische Verformung erfolgt.
Abschnitt IV ist gekennzeichnet durch die Tatsache, dass zusätzlich zur plastischen Verformung der Pressmuffe 5 eine Pressung des Schlauches 3 und, falls vorhanden, des Gewebes 13 stattfindet. Da die Pressung des Schlauches 3 und, falls vorhanden, des Gewebes 13 zusätzlich zur plastischen Verformung der Pressmuffe 5 erfolgt, ist die Zunahme der Radialkraft F im Abschnitt IV größer als im Abschnitt III. Abschnitt V ist gekennzeichnet durch die Tatsache, dass eine Verformung des Rohres 1 zusätzlich zur plastischen Verformung der Pressmuffe 5 und der Pressung des Schlauches 3 und, falls vorhanden, des Gewebes 13 erfolgt. Folglich ist die Zunahme der Radialkraft F im Abschnitt V größer als in den zuvor beschriebenen Abschnitten I–IV.
Die zuvor beschriebenen Abschnitte I–V treten während jedem Pressvorgang einer Pressmuffe 5, eines Schlauches 3 und eines Rohres 1 gemäß 1 auf. Hinsichtlich der Qualität der Pressverbindung ist es wichtig, dass das Presswerkzeug 9 um einen verbleibenden Pressweg s_R vorgeschoben wird, nachdem Abschnitt IV abgeschlossen worden ist. Sobald dies erfolgt ist, kann gewährleistet werden, dass die Verbindung zwischen dem Schlauch 3 und dem Rohr 1 die erforderliche Qualität bietet.
In anderen Pressverbindungen – z. B. zwischen zwei Rohren – lässt sich der Pressvorgang eventuell nicht in die Abschnitte I–V , einteilen, sondern in andere Abschnitte. In diesem Fall muss die Ermittlung der Werte a, b und/oder c entsprechend angepasst werden.
Im Gegensatz zu den Verfahren nach dem bekannten Stand der Technik, wobei ein festgelegter Vorschubweg definiert ist, kann mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung mit viel höherer Zuverlässigkeit sichergestellt werden, dass eine Verformung des Rohres 1 auf Grund der Pressung tatsächlich stattfindet. Der entscheidende Grund für diese Tatsache liegt darin, dass die Maßtoleranzen der Pressmuffe 5, des Schlauches 3 und des Rohres 1 nicht hinzugerechnet werden müssen.
3 zeigt die erste Ableitung dF/ds der Radialkraft F in Bezug auf die Abstände. Es kann deutlich festgestellt werden, dass jedem Abschnitt I–V ein Kennwert zugeordnet werden kann. Sobald das Presswerkzeug 9 über den Abschnitt IV hinaus bewegt wird, nimmt die erste Ableitung dF/ds der Radialkraft F einen wesentlich höheren Wert nach dem Vorschubweg s an. Dieser Wert der ersten Ableitung dF/ds lässt sich zur Ermittlung des Beginns des verbleibenden Pressweges s_R einsetzen.
4 stellt die zweite Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s dar. 4 zeigt deutlich, dass der Übergang von einem der Abschnitte I–V in den nächsten Abschnitt durch einen Höchstwert 15, 17, 19 und 21 gekennzeichnet ist. Der Beginn des verbleibenden Pressweges s_R lässt sich sehr einfach und zuverlässig durch Zählen der Höchstwerte 15, 17, 19 und 21 ermitteln. In 4 ist der zweite Höchstwert 17 ein Wert mit negativem Vorzeichen, während die anderen Höchstwerte 15, 19 und 21 positive Vorzeichen tragen. Diese Änderung bei den Vorzeichen der Werte kann auch zur Ermittlung des Beginns des verbleibenden Pressweges s_R verwendet werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass nach dem Erkennen von Höchstwert 17 zwei zusätzliche Höchstwerte 19 und 21 erfasst werden müssen, bevor das Presswerkzeug um den verbleibenden Pressweg s_R vorwärts bewegt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Pressverbindung zwischen einem Rohr (1) und einem Schlauch (3) oder einem zweiten Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe (5), bestehend aus den folgenden Schritten: – Vorschieben eines Presswerkzeuges (9), welches in radialer Richtung auf die Pressmuffe (5) wirkt, – Bestimmen der Radialkraft F zwischen dem Presswerkzeug (9) und der Pressmuffe (5), und gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: – Vorschieben des Presswerkzeuges (9) um einen verbleibenden Pressweg s_R, nachdem ein festgelegter Wert a der Radialkraft F erreicht worden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Pressverbindung zwischen einem Rohr (1) und einem Schlauch (3) oder einem zweiten Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe (5), bestehend aus den folgenden Schritten: – Vorschieben eines Presswerkzeuges, welches in radialer Richtung auf die Pressmuffe (5) wirkt, – Bestimmen der Radialkraft F zwischen dem Presswerkzeug und der Pressmuffe, – Bestimmen des Abstands s des Presswerkzeuges in radialer Richtung, und durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: – Berechnen der ersten Ableitung dF/ds der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s und – Vorschieben des Presswerkzeuges um einen verbleibenden Pressweg s_R, nachdem ein festgelegter Wert b der ersten Ableitung dF/ds der Radialkraft in Bezug auf den Abstand s erreicht worden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Pressverbindung zwischen einem Rohr (1) und einem Schlauch (3) oder einem zweiten Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe (5), bestehend aus den folgenden Schritten: – Vorschieben eines Presswerkzeuges, welches in radialer Richtung auf die Pressmuffe wirkt, – Bestimmen der Radialkraft F zwischen dem Presswerkzeug und der Pressmuffe, – Bestimmen des Abstands s des Presswerkzeuges in radialer Richtung, und durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: – Berechnen der zweiten Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s und – Vorschieben des Presswerkzeuges um einen verbleibenden Pressweg s_R, wenn die Anzahl der Höchstwerte der zweiten Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand (s) einer festgelegten Zahl c entspricht.
Verfahren zur Herstellung einer Pressverbindung zwischen einem Rohr (1) und einem Schlauch (3) oder einem zweiten Rohr mit Hilfe einer Pressmuffe (5), bestehend aus den folgenden Schritten: – Vorschieben eines Presswerkzeuges, welches in radialer Richtung auf die Pressmuffe wirkt, – Bestimmen der Radialkraft F zwischen dem Presswerkzeug und der Pressmuffe, – Bestimmen des Abstands s des Presswerkzeuges in radialer Richtung, und durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: – Berechnen der ersten Ableitung dF/ds der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s, – Berechnen der zweiten Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s und – Vorschieben des Presswerkzeuges um einen verbleibenden Pressweg s_R, nachdem ein festgelegter Wert a der Radialkraft F erreicht worden ist, nachdem ein festgelegter Wert b der ersten Ableitung dF/ds der Radialkraft in Bezug auf den Abstand s erreicht worden ist und/oder wenn die Zahl an Höchstwerten in der zweiten Ableitung d²F/ds² der Radialkraft F in Bezug auf den Abstand s einer festgelegten Zahl c entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlermeldung generiert wird, wenn die anderen festgelegten Werte während des Vorschiebens nicht erreicht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Pressweg s_R unter 0,6 mm, insbesondere unter 0,45 mm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert von c gleich 4 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Höchstwert ein Wert mit positivem Vorzeichen ist, der zweite Höchstwert ein Wert mit negativem Vorzeichen und die nachfolgenden Höchstwerte Werte mit positivem Vorzeichen sind.