EP1859874B1

EP1859874B1 - Schwimmer zur Herstellung von mindestens einwandigen Sicherheitsrohren, diese insbesondere zur Verwendung als Bremsleitungen, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Schwimmers

Info

Publication number: EP1859874B1
Application number: EP07010003A
Authority: EP
Inventors: Reinhold Born; Günter Riedl
Original assignee: Gbz Mannheim & Co KG GmbH
Current assignee: Gbz Mannheim & Co KG GmbH
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2007-05-19
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2027-05-19
Also published as: EP1859874A3; ATE525145T1; EP1859874A2

Description

Technisches Gebiet:

Die Erfindung betrifft Schwimmer zur Herstellung von mindestens einwandigen Sicherheitsrohren, vorzugsweise doppelwandigen Sicherheitsrohren, diese insbesondere zur Verwendung als Bremsleitungen in Kraftfahrzeugen, umfassend einen Schaft mit mindestens einem darauf angeordneten Kaliber, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Auch betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung solcher Schwimmer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Stand der Technik:

An Sicherheitsleitungen, wie etwa Bremsleitungen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen (KFZ) werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Eine wesentliche Anforderung ist, dass der relativ kleine Innendurchmesser einer Bremsleitung innerhalb einer sehr kleinen Toleranz liegt, und dass dieser Innendurchmesser innerhalb einer Bremsleitung weitestgehend unveränderlich Ist. Werden diese Anforderungen nicht eingehalten und weist eine Bremsleitung beispielsweise einen über der Länge veränderlichen Innendurchmesser auf, so kann es bei einem Betätigen der Bremse in einem KFZ innerhalb der Bremsleitung zu einem Venturieffekt kommen, wodurch aufgrund der entstehenden Druckverluste nur ein Teil der Bremskraft, insbesondere bei einer schnellen und damit reaktionsschnellen Betätigung der Bremse, zur Verfügung steht. Ebenso kann es vorkommen, dass es durch veränderliche Durchmesser zu Schwingungen innerhalb des hydraulischen Systems kommt. Dies kann sich dadurch bemerkbar machen, dass der Aufbau der Bremskraft nicht kontinuierlich zunehmend, sondern beispielsweise mit ruckartigen Unterbrechungen erfolgt.
Insofern liegt ein Hauptaugenmerk bei der Herstellung von Bremsleitungen auf der Einhaltung konstanter Innendurchmesser derselben.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Bremsleitungen läuft wie folgt ab: Ein Blech in Form eines von einer Rolle abgewickelten Endlosbandes, aus dem eine Bremsleitung hergestellt werden soll, wird endlos einer Vorrichtung zugeführt, in der das Blech in einem kontinuierlichen Vorgang durch Formrollen und/oder Formwalzen um einen Schaft herum, vorzugsweise doppelwandig, zu einem Rohr geformt werden. Dieser Schaft besitzt wenigstens ein fest mit dem Schaft verbundenes Kaliber, vorzugsweise zwei Kaliber, nämlich ein Vorkaliber und ein Fertigkaliber, wobei die Kaliber in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind. Das oder die Kaliber bilden den Gegenpart zu den im Bereich der Kaliber andrückenden Formrollen oder Formwalzen, wobei das gepresste und geformte Rohr über das oder die Kaliber gezogen wird.
Der Schaft mitsamt dem mindestens einen Kaliber wird in der Fachsprache auch als Schwimmer bezeichnet; das oder die Kaliber werden aufgrund ihrer Form auch Oliven genannt. Derjenige Teil des Schafts, mit dem der Schwimmer gegen die Zugkräfte des über das oder die Kaliber gleitenden und dabei geweiteten Rohrs gehalten wird, wird als Verlängerung bezeichnet. Bei Anwendung von zwei Kalibern dient das erste Kaliber, das Vorkaliber, dazu, das plastisch verformbare und aus dem Blech geformte Rohr auf einen ersten, konstanten Innendurchmesser aufzuweiten. Das zweite Kaliber, das Fertigkaliber, weitet anschließend das Rohr nochmals gegenüber dem Vorkaliber, typischerweise um wenige hundertstel Millimeter, auf. Das Fertigkaliber weist hierzu einen um etwa 13/100 mm größeren Durchmesser als das Vorkaliber auf. Vorkaliber und Fertigkaliber sind dabei in einem fest vorgegebenen Abstand voneinander am Schwimmer beabstandet angeordnet, wobei der Abstand beispielsweise durch die Zuggeschwindigkeit des herzustellenden Rohrs und damit durch die gewünschte Temperatur des Rohrs am Fertigkaliber bestimmt ist. Die Gesamtlänge des Schwimmers ergibt sich aus der Summe der Länge der Verlängerung, der Länge der Kaliber, dem Abstand der beiden Kaliber voneinander, sowie der Länge eines auf das Fertigkaliber folgenden Fortsatzes. Nach dem Aufweiten des Rohres auf den gewünschten Endinnendurchmesser wird das Rohr durch einen Löt- oder Schweißvorgang im gesamten überlappenden Bereich längs verschlossen. Bei Einfachrohren, bei denen die Kanten längs aneinander stoßen, erfolgt dann ein Verlöten oder Verschweißen der parallelen Kanten. Anschließend erfolgt eine Qualitätskontrolle der Lötflächen, vorzugsweise durch einen Röntgenvorgang.
Ein Schwimmer wird hergestellt, indem ein in Form von Stäben vorliegendes Edelstahl-Rohmaterial, beispielsweise 1.2210, abgelängt und gehärtet wird. Nach dem Härten weist das verwendete Edelstahl-Rohmaterial typischerweise eine Rockwellzahl von etwa 54 auf. Es werden die Kaliber oder Oliven durch Grob- und Feinschleifen auf den Stäben stehen gelassen. Beim Härten ist dabei darauf zu achten, dass die Stäbe noch den nachfolgenden Bearbeitungsschritten unterworfen werden können. Anschließend werden die Stäbe poliert. Je Stab wird dabei durch Schleifen ein Kaliber oder Olive ausgebildet. Anschließend werden die Stäbe poliert. Nach dem Polieren werden die Stäbe zur Erhöhung der Standfestigkeit unter Hitzeeinwirkung beschichtet, zum Beispiel mit Titankarbonnitrit. Beispielsweise jeweils zwei Stäbe mit je einem Kaliber oder Olive werden anschließend miteinander verschweißt, so dass je Schwimmer zum Beispiel zwei Kaliber oder Oliven vorgesehen sind. Die verschweißten Stäbe werden dann in der Richtung, in der das Rohr über die Oliven gezogen werden soll, gehont. Zum Schluss wird am vorderen Ende jedes Schwimmers die Verlängerung in Form eines Stabs mit einer Haltevorrichtung, wie einer Öse oder einem Haken, angeschweißt, mit welcher der Schwimmer in der zur Herstellung von Bremsleitungen verwendeten Vorrichtung befestigt werden kann. Ebenso ist bekannt, an der Verlängerung anstelle einer Öse oder eines Hakens ein Gewinde vorzusehen, auf welches zur Befestigung des Stabes eine Mutter oder eine Gewindehülse aufgeschraubt werden kann.
Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Herstellung von derartigen Sicherheitsrohren ist darin zu sehen, dass die Kaliber oder Oliven einem sehr hohen Verschleiß unterliegen. Da beispielsweise Bremsleitungen nur sehr geringe Toleranzen aufweisen dürfen, bedeutet dies geringe Laufzeiten einer Anlage zur Herstellung von derartigen Bremsleitungen sowie hohe Kosten für ein Anhalten des Herstellungsprozesses, Austausch des vollständigen Schwimmers mitsamt den Oliven, sowie Neuanfahren des Herstellungsprozesses. Typischerweise muss der Schwimmer wegen Abnützung der Oliven etwa nach einer Herstellung von Bremsleitungen in einer Größenordnung von ungefähr 10⁴ m oder etwas mehr ausgetauscht werden.
Dem hohen Verschleiß bei der Herstellung von Bremsleitungen wird bei dem bekannten Schwimmer dadurch begegnet, dass das oder die Kaliber wie oben angedeutet unter Hitzeeinwirkung beschichtet werden, um eine längere Standzeit zu erzielen. Die Beschichtung ist typischerweise als Multilayer ausgeführt und erfolgt beispielsweise mit Titankarbonnitrit bei Temperaturen von bis zu etwa 300°C. Höhere, für das Beschichten bessere Temperaturen können nicht angewendet werden, weil sonst das Material des Kalibers innen weich wird außen aber hart bleibt, was dem fertigen Kaliber nicht angesehen oder auch nicht durch Prüfen festgestellt werden kann. Dies ist auch als so genannter Eierschaleneffekt bekannt. Wird ein solches "Eierschalen"-Kaliber eingesetzt, wird es durch die Formrollen zusammengedrückt wie eine Zitrone. Um den Eierschaleneffekt zu vermeiden, kommt es beim Stand der Technik viel auf die Erfahrung und das Gefühl der Person an, die das Beschichten durchführt. Dabei besteht die Gefahr einer uneinheitlichen Qualität der so hergestellten Schwimmer, mit dem weitergehenden Nachteil einer noch häufigeren, kostspieligen Unterbrechung des Herstellungsprozesses von Bremsleitungen durch Nichterkennen und Verwenden von Schwimmem mit "Elerschalen"-Kaliber.
Es ist damit augenscheinlich, dass die bekannte Herstellung einerseits aufgrund der ständigen Unterbrechungen des Herstellungsprozesses der Bremsleitungen und andererseits durch den hohen Verbrauch an aufwändig hergestellten und damit kostspieligen Schwimmern sehr teuer ist.
Durch die GB 2 338 441 A ist ein Ziehdorn oder Schwimmer für die Herstellung von Präzlsionsrohren bekannt geworden, welche eine Wandstärke innerhalb enger Grenzen aufweisen. Der Ziehdorn umfasst einen Schaft mit mindestens einem darauf angeordneten fassförmigen Ausbuchtungselemente, Kaliber oder Olive, wobei die Kaliber aus einem Hartmetall hergestellte Hartmetallelemente oder aus einer Keramik oder Keramlkmischung hergestellte Keramikelemente umfassen. Der Ziehdorn weist einen langgestreckten, zylindrischen Schaft mit wenigstens einem separaten Kaliber auf, welches aus einem harten widerstandsfähigen Material hergestellt und auf dem Schaft montiert und gesichert ist. Die Kaliber sind zwischen den Enden des Schafts angeordnet und weisen eine Durchgangsbohrung auf, welche Verlängerungen des Schafts in gegenüber liegenden Enden der Bohrung aufnimmt, wobei die Verlängerungen in der Durchgangsbohrung mit einem ausgehärteten Kleber gesichert sind. Bei zwei Oliven auf einer gemeinsamen Achse sind dieselben durch einen dazwischen liegenden Schaft mit zwei Endverlängerungen überbrückt, so dass der Schwimmer drei Schaft-Teilstücke aufweisen kann. Die Enden der in die Kaliber eingeführten Schaft-Teilstücke sind entsprechend den Durchmessern der Durchgangsbohrungen der Kaliber verjüngt. Ein Acryl-Kleber wird zur Sicherung der Oliven auf dem Schaft verwendet. Die Oliven können aus einem gehärteten Stahl oder Wolfram-Carbid hergestellt sein, ebenso wie die Oliven eine beschichtete Außenoberfläche aus Hartchrom, oder Nickel/PTFE oder Titan-Nitrid besitzen können.

Technische Aufgabe der Erfindung:

Es ist Aufgabe der Erfindung, verbesserte Schwimmer zu entwickeln, die eine gleich bleibende Qualität bei der Herstellung sicherstellt und so eine kostengünstigere Herstellung von Bremsleitungen erlaubt, wie auch Verfahren entwickelt werden sollen, mit denen solche Schwimmer hergestellt werden können.

Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile:

Diese Aufgabe wird durch einen Schwimmer gemäß der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, dass der Schaft zumindest abschnittsweise aus einem ersten Rohmaterial mit einer ersten Werkstoffhärte besteht und zumindest ein das oder die Kaliber umfassender Abschnitt aus einem zweiten Rohmaterial mit einer zweiten, höheren Werkstoffhärte besteht, wobei das zweite Rohmaterial unter Hitzeeinwirkung beschichtet ist und ohne Einbußen seiner Werkstoffhärte eine höhere Temperatur als 300°C während des Beschichtungsvorgangs erträgt.
Das als Kaliber oder Olive dienende Hartmetall- oder Keramikelement ist vorzugsweise ring-, oliven- oder tropfenförmig ausgeführt oder als Kugelsegment ausgebildet. Der Schaft kann aus Edelstahl oder aus einem hochzugfesten Kunststoffmaterial oder einer Mischung derartiger Materialien, wie Karbon- oder Keramikfasern, bestehen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schwimmers ist darin zu sehen, dass der Aufwand zur Herstellung des Schafts gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verringert ist, da nun nicht mehr das Kaliber durch Abschleifen des Schafts, sondern unabhängig vom Schaft hergestellt werden kann. Der Schaft selbst muss nicht mehr so aufwändig bearbeitet werden, da dieser die Formgebung des Innendurchmessers einer über ein Kaliber oder eine Olive gezogenen Rohrleitung, wie Bremsleitung, nicht beeinflusst. Darüber hinaus weist der aus einem Hartmetall- oder Keramikelement bestehende Kaliber oder die Olive eine wesentlich höhere Standzeit auf, als ein gehärteter Edelstahl nach dem Stand der Technik. Der erfindungsgemäße Schwimmer muss nur noch in einer Größenordnung von 4x10⁴ m oder etwas mehr gezogenen Bremsleitungen oder mehr ausgewechselt werden. Dies bedeutet neben geringerem Verschleiß auch um den Faktor 4 geringere Stillstandzeiten einer Anlage zur Herstellung von Bremsleitungen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schwimmers gegenüber dem Stand der Technik ist darin zu sehen, dass das Beschichten durch Verwendung unterschiedlicher Rohmaterialien für den Schaft, ein erstes Rohmaterial für Abschnitte des Schafts, die ohne Kaliber ausgeführt sind, und ein zweites Rohmaterial für Abschnitte des Schafts, die ein oder mehrere Kaliber aufweisen, bei höheren Temperaturen stattfinden kann. Dadurch wird die Qualität der Beschichtung verbessert. Da die Hauptbelastung des Schwimmers durch die im Bereich der Kaliber einwirkenden Formrollen erfolgt, wirkt sich eine Verwendung eines ersten Rohmaterials, welches eine geringere Werkstoffhärte als das zweite Rohmaterial aufweist, in Abschnitten, in denen kein Kaliber angeordnet ist, nicht nachteilig auf die Standzeit, aber vorteilhaft auf die Herstellungs- und vor allem auf die Rohmaterialkosten aus. Die Verwendung eines zweiten Rohmaterials, welches zum einen eine höhere Härte aufweist und zum anderen höhere Temperaturen beim Beschichten erträgt, für diejenigen Abschnitte, welche die Kaliber aufweisen, erlaubt eine Umgehung des gefürchteten Eierschaleneffekts und bewirkt eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Standzeit. Dies bedeutet neben geringerem Verschleiß auch geringere Stillstandzeiten einer Anlage zur Herstellung von Bremsleitungen. Darüber hinaus müssen die zwischen oder neben den Kalibern liegenden Abschnitte des Schafts, die aus dem ersten Rohmaterial hergestellt sind, nicht mehr so aufwändig bearbeitet werden, da diese Abschnitte die Formgebung des Innendurchmessers einer über ein Kaliber oder eine Olive gezogenen Rohrleitung, insbesondere Bremsleitung, nicht beeinflussen. Hierdurch werden die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Schwimmers gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verringert.
Vorzugsweise beträgt die Temperatur, die das zweite Rohmaterial ohne Einbuße seiner Werkstoffhärte während des Beschichtungsvorgangs erträgt bis zu 700°C, vorzugsweise bis zu 650°C und besonders vorzugsweise 600°C. Temperaturen dieser Größenordnung reichen aus, um beispielsweise einer Multilayer-Beschichtung aus Titankarbonnitrit eine wesentlich höhere Härte zu verleihen, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist.
Dabei ist denkbar, dass das erste Rohmaterial ein Edelstahl-Rohmaterial, beispielsweise 1.2210, umfasst. Dies ist ein nach dem Stand der Technik bereits für Schwimmer verwendetes Material, welches somit ohne weiteres für diejenigen Abschnitte des Schafts, die kein oder keine Kaliber aufweisen, nach wie vor geeignet ist. Ebenfalls ist denkbar, dass das zweite Rohmaterial ein Edelstahl-Rohmaterial umfasst. Hierdurch ergeben sich die geringsten Probleme beim Umgang, bei der Herstellung und bei der Lagerung der aus zwei verschiedenen Rohmaterialien hergestellten Schwimmer.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das zweite Rohmaterial eine Rockwell-Härte von über 60 HRc, vorzugsweise 60 HRc bis 70 HRc, und besonders vorzugsweise von 63 HRc bis 67 HRc auf. Die erfindungsgemäß geforderte Härte liegt deutlich über derjenigen, des nach dem Stand der Technik für den gesamten Schwimmer verwendeten Materials, liegt aber weiterhin noch in einem Bereich, der eine kostengünstige Bearbeitung, wie etwa die Herstellung des oder der Kaliber durch Abschleifen, zulässt.
Dabei ist grundsätzlich denkbar, dass ein ein Kaliber aufweisender Abschnitt nach dem Herstellen des Kalibers einem Härteschritt unterzogen wird, um die geforderte Werkstoffhärte zu erreichen. Es ist demzufolge gemäß der vorliegenden Erfindung unerheblich, ob das verwendete zweite Rohmaterial vor der Herstellung der Olive bereits die geforderte Werkstoffhärte aufweist, oder erst nach deren Herstellung und einem darauf folgenden, vor dem Beschichten liegenden Härteschritt.
Vorzugsweise umfasst die Beschichtung des oder der Kaliber Titankarbonnitrit. Dabei ist grundsätzlich denkbar, dass nicht nur der oder die das oder die Kaliber umfassenden Abschnitte des Schafts mit einer Beschichtung versehen werden, sondern dass der gesamte Schaft beschichtet wird. Dies kann je nach Herstellungsprozess kostengünstiger sein. Die Beschichtung weist dabei vorzugsweise eine Dicke von 3 bis 6 µm auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Abschnitte des Schafts miteinander verschweißt. Hierbei handelt es sich um eine erprobte und bewährte Technologie, die sich bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schwimmers kostensenkend auswirkt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwimmers umfasst zwei Kaliber, ein Vorkaliber und ein Fertigkaliber, wobei der größte Durchmesser des Fertigkalibers geringfügig größer ist, als der größte Durchmesser des Vorkalibers.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Herstellungsverfahren die folgenden Verfahrensschritte:

Ablängen mindestens eines aus einem eine erste Werkstoffhärte aufweisenden ersten Rohmaterial bestehenden Abschnitts auf eine gewünschte Länge,
Ablängen mindestens eines aus einem eine zweite, höhere Werkstoffhärte aufweisenden, zweiten Rohmaterial bestehenden Abschnitts auf eine für dessen Weiterbearbeitung geeignete Länge,
wobei das zweite Rohmaterial unter Hitzeeinwirkung beschichtbar ist und ohne Einbußen seiner Werkstoffhärte eine höhere Temperatur als 300°C während des Beschichtungsvorgangs erträgt, und
wobei die Summe der Längen der einzelnen Abschnitte im Wesentlichen der Länge des herzustellenden Schwimmers entspricht,
Weiterbearbeiten des Abschnitts aus dem zweiten Rohmaterial durch stehen lassen vorzugsweise je eines Kalibers je Abschnitt durch Grob- und Feinschleifen,
Aufbringen einer Beschichtung auf mindestens den das Kaliber aufweisenden Abschnitt unter Hitzeeinwirkung bei einer Temperatur von über 300°C, sowie
Verbinden der einzelnen Abschnitte zu einem Schwimmer.

Die geeignete Länge des das Kaliber aufweisenden Abschnitts ist dabei durch die Handhabung und ggf. Rundlaufpräzision bei der Herausarbeitung der Kaliber bestimmt. Die Rohmaterialien, von denen die Abschnitte abgelängt werden, liegen vorzugsweise als Rundstäbe vor.
Die Temperatur, bei der die Beschichtung aufgetragen wird, liegt vorzugsweise zwischen 300°C und 700°C. Die Beschichtung besteht vorzugsweise aus Titankarbonnitrit.
Dabei ist denkbar, dass zumindest die ein Kaliber aufweisenden Abschnitte nach dem Herstellen der Kaliber und vor dem Aufbringen der Beschichtung gehärtet werden. Es ist möglich, dass das Verbinden der einzelnen Abschnitte zu einem Schwimmer vor dem Aufbringen der Beschichtung erfolgt, als auch, dass das Verbinden der einzelnen Abschnitte zu einem Schwimmer vor dem Härten erfolgt.
Vorzugsweise erfolgt das Verbinden derart, dass an den Verbindungsstellen die Außenform des Schwimmers bündig und kontinuierlich ist, oder dass nach dem Verbinden ein Bearbeitungsschritt folgt, bei dem an den Verbindungsstellen eine bündig und kontinuierliche Außenform des Schwimmers hergestellt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das erste Rohmaterial einen kleineren Durchmesser aufweist, als das zweite Rohmaterial. Da beim zweiten Rohmaterial das oder die Kaliber durch stehen lassen der Selben beim Grob- und Feinschleifen hergestellt werden, weist die mit einem benachbarten Abschnitt zu verbindende Stirnseite eines ein Kaliber aufweisenden Abschnitts einen kleineren Durchmesser auf, als das Rohmaterial, aus dem dieser Abschnitt hergestellt ist. Dadurch ist es vorteilhaft, für solche Abschnitte, die kein Kaliber aufweisen von vorn herein einen kleineren Durchmesser zu wählen, da dies einen ansonsten notwendigen Arbeitsschritt einspart. Darüber hinaus kann so auf eine Bearbeitung der kein Kaliber aufweisenden Abschnitte völlig verzichtet werden, zumal diese bei der Formgebung einer mit einem erfindungsgemäßen Schwimmer hergestellten Bremsleitung ohnehin keinen Einfluss haben, und die Form nur durch die Kaliber vorgegeben wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwimmers in einer Seitenansicht,
Fig. 2: eine schematische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Schwimmers mit im Bereich eines aus einem Hartmetall- oder Keramikelement hergestellten Kalibers zweigeteilten Schaft in einem Längsschnitt, sowie
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwim-mers mit Schraubverbindungen zwischen den Teilen des im Bereich der Kaliber geteilten Schafts in einem Längsschnitt.

Wege zur Ausführung der Erfindung:

Ein in Figur 1 dargestellter metallischer Schwimmer 10 umfasst einen metallischen Schaft 20, mindestens ein Kaliber 30, sowie eine Verlängerung 40 mit einer daran angeordneten Haltevorrichtung 41, wie hier ein Haken, zum Befestigen in einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Bremsleitungen.
Der Schaft 20 besteht aus mehreren miteinander verbundenen Abschnitten 21, 22, 23, 24. Die Abschnitte 22, 24 weisen je ein Kaliber 30 auf, wohingegen die Abschnitte 21, 23 ohne Kaliber ausgeführt sind. Gewöhnlich weist ein Schaft 20 ein Vorkaliber 31 sowie ein Fertigkaliber 32 auf.
Die Abschnitte 21, 23 sind aus einem einfach zu bearbeitenden ersten, eine erste Werkstoffhärte aufweisenden Edelstahl-Rohmaterial hergestellt. Die Abschnitte 22, 24 sind aus einem zweiten Rohmaterial mit einer zweiten, gegenüber der ersten Werkstoffhärte höheren Werkstoffhärte hergestellt. Wesentlich dabei ist, dass das zweite Rohmaterial unter Hitzeeinwirkung beschichtbar ist und ohne Einbuße seiner Werkstoffhärte eine höhere Temperatur als 300°C während des Beschichtungsvorgangs erträgt.
Dies ist deshalb erforderlich, da die Kaliber 30 der Abschnitte 22, 24 durch Abschleifen und stehen lassen der Kaliber 30 aus dem zweiten Rohmaterial hergestellt werden, wobei auf diesen Arbeitsschritt ein Beschichtungsschritt folgt, bei dem eine Beschichtung aus Titankarbonnitrit bei Temperaturen von bis zu 700°C aufgebracht wird. Dabei ist denkbar, dass nach dem Herstellen der Kaliber 30 und vor dem Beschichten ein Härteschritt liegt.
Um nicht, wie beim Stand der Technik, in die Gefahr eines "Eierschaleneffekts" zu laufen, muss das zweite Rohmaterial die oben genannte Eigenschaft aufweisen, seine Werkstoffhärte auch bei einer Hitzeeinwirkung von über 300°C, zumindest bis zu einer Temperatur von 600°C bis 700°C nicht zu verlieren.
Beim erfindungsgemäßen Schwimmer 10 in Figur 1 weist der Abschnitt 22 das Vorkaliber 31, und der Abschnitt 24 das Fertigkaliber 32 auf.
Bisher bestehen beim Stand der Technik Stab bzw. Schaft 20 und Kaliber 30 aus demselben Material, welche nach der Fertigstellung der Kaliber 30 zusammengeschweißt werden, nämlich je aus einem gehärteten Stahl mit einer Rockwellzahl von ca. 54 HRc. Anschließend wird das oder die Kaliber bei einer Temperatur von bis zu 300°C beschichtet. Höhere Temperaturen sind aufgrund der Gefahr des "Eierschaleneffekts" beim Stand der Technik nicht möglich.
Erfindungsgemäß werden zwei unterschiedlich harte Werkstoffe für Kaliber und übrigen Stab bzw. Schaft, unter anderem auch aus Kostengründen, verwendet, nämlich für die Kaliber ein solcher mit einer Grundhärte von vorzugsweise 64 HRc oder mehr, und für den Stab ein solcher mit nur 54 HRc. Nach dem Fertigstellen des Kalibers werden Kaliber und Stab vorzugsweise - wie bisher - zusammengeschweißt. Jedoch kann- die vorherige Beschichtung der Kaliber bei erheblich höheren Temperaturen durchgeführt werden, nämlich bei vorzugsweise 600°C. Dadurch ist die Beschichtung erheblich härter und besitzt eine längere Standzeit. Die Beschichtung hat eine Dicke von vorzugsweise 3µm bis 6µm.
Die Kaliber aus diesen Stählen sehen aus wie bisher, sind aber härter und bei höheren Temperaturen beschichtet. Die ohne Kaliber ausgeführten Abschnitte des Schafts bzw. des Schwimmers besteht vorzugsweise wie bisher aus einem Edelstahl-Rohmaterial, zum Beispiel aus 1.2210.
Wichtig ist hervorzuheben, dass die die Kaliber aufweisenden Abschnitte und die ohne Kaliber ausgeführten Abschnitte an ihren stirnseitigen Verbindungsflächen so dimensioniert sein können, dass vorzugsweise ein kontinuierlicher Übergang zwischen ihnen entsteht. Darüber hinaus weisen die Kaliber der entsprechenden Abschnitte eine Außenkontur auf, die bündig zum übrigen Schaft hin übergeht. Vorzugsweise werden die beiden im Bereich neben den Kalibern getrennten Abschnitte des Schafts durch eine Schweißverbindung miteinander verbunden. Denkbar ist, dass in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt insbesondere über den Außendurchmesser der Kaliber ragende Teile der Schweißverbindung entfernt werden. Als Rohmaterialien für die unterschiedlichen Abschnitte 21, 22, 23, 24 werden vorzugsweise Edelstahl-Rohmaterialien verwendet.
Bei einem in Figur 2 näher dargestellten, weiteren, unabhängigen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwimmers 210' ist der Schaft 220' im Bereich des Kalibers 230' zweigeteilt. Das Kaliber 230' besteht aus einem ring-, oliven- oder tropfenförmigen Hartmetallelement 231, welches eine zentrale Öffnung 232 aufweist. Generell können statt Hartmetallelementen auch Elemente aus Keramik oder Keramiken Verwendung finden; die nachfolgende Beschreibung bezieht beide Ausführungsformen von Elementen ein.
Die nach außen gerichtete Oberfläche eines ringförmigen Hartmetallelements bildet vorzugsweise ein Kugelsegment. An den beiden Teilen 221, 222 des im Bereich des Kalibers 230 zweigeteilten Schafts 220 sind stirnseitig Zapfen 223, 224 abgedreht, die etwa bis knapp zur Hälfte in die zentrale Öffnung 232 des Hartmetallelements 231 hineinragen. Die Zapfen 223, 224 und die zentrale Öffnung 232 sind vorzugsweise als Passung ausgeführt. Die beiden Teile 221, 222 des Schafts 220 und das das Kaliber 230 bildende Hartmetallelement 231 sind an ihren Berührungsstellen bündig miteinander verklebt oder verlötet. Die Übergänge zwischen den Teilen 221, 222 des Schafts 220 und dem Hartmetallelement 231 sind vorzugsweise poliert und/oder gehont. Bei der Verwendung von Keramikelementen kommen vorzugsweise Klebetechniken für die Verbindung von Element und Schaft oder Zwischenstücken zur Anwendung.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwimmers 310 ist der Schaft 320 im Bereich der als Kaliber 330 dienenden Hartmetallelemente 333, 334 ebenfalls zweigeteilt, wobei die jeweils im Bereich der Hartmetallelemente 333, 334 miteinander verbundenen Teile 325, 326 des Schafts 320 mittels einer Schraubverbindung 350 miteinander verbunden sind. Dies erleichtert die Montage eines erfindungsgemäßen Schwimmers 310 maßgeblich. Jede jeweils zwei Teile 325, 326 des Schafts miteinander verbindende Schraubverbindung 350 dient gleichzeitig der Befestigung eines Hartmetallelements 333, 334. Die Schraubverbindung 350 besteht jeweils aus einem an einem ersten Teil 325 des Schafts 320 stirnseitig angeordneten, mit einem Außengewinde 351 versehenen Zapfen 327, 328, sowie einem an einem zweiten Teil 326 des Schafts 320" stirnseitig angeordneten, mit einem Innengewinde 352 versehenen Sackloch 328 oder einer Mutter 329. Der Zapfen 327 ist so lang, dass er durch die zentrale Öffnung 335, 336 des jeweiligen Hartmetallelements 333, 334 hindurch in das Sackloch 328 bzw. die Mutter 329 hineinragt.
Werden die Hartmetallelemente 333, 334 durch Verschrauben der beiden im Bereich des Kalibers 330 getrennten Teile 325, 326 des Schafts 320 am Schwimmer 310 befestigt, so sind die Hartmetallelemente 333, 334 austauschbar am Schwimmer 310 angeordnet.
Auch ist denkbar, anstelle die Hartmetallelemente 333, 334 austauschbar am Schwimmer 320 anzuordnen, die Hartmetallelemente 333, 334 mit dem Schaft zu verkleben oder zu verlöten, beispielsweise um einen besonders gleichmäßigen Übergang zwischen Schaft und Hartmetallelement und umgekehrt sicherzustellen, und/oder um die Schraubverbindung zu sichern. Beim erfindungsgemäßen Schwimmer 310 in Figur 3 bildet das Hartmetallelement 333 das Vorkaliber und das Hartmetallelement 334 das Fertigkaliber.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schwimmer der beschriebenen Beispiele ist, dass der Aufwand zur Herstellung des Schafts gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verringert ist, da nicht mehr das Kaliber durch Abschleifen des Schafts, sondern unabhängig vom Schaft hergestellt werden kann. Der Schaft selbst muss nicht mehr so aufwändig bearbeitet werden, da dieser die Formgebung des Innendurchmessers einer über ein Kaliber gezogenen Bremsleitung nicht beeinflusst. Darüber hinaus weisen die aus Hartmetallelementen, Keramik oder Keramiken oder harten Edelstahl-Rohmaterial bestehenden Kaliber eine wesentlich höhere Standzeit auf, als ein Kaliber aus einem Edelstahl des Standes der Technik. Der erfindungsgemäße Schwimmer muss nur noch in einer Größenordnung von 4x10⁴ m gezogenen Bremsleitungen ausgewechselt werden. Dies bedeutet gegenüber dem Stand der Technik neben geringerem Verschleiß auch um den Faktor 4 geringere Stillstandzeiten einer Anlage zur Herstellung von Bremsleitungen.
Wichtig ist hervorzuheben, dass bei allen Ausführungsbeispielen die Hartmetall-, Keramik- oder Keramikelemente oder die harten Edelstahl-Rohmaterialelemente und der Schaft so dimensioniert sind, dass ein kontinuierlicher Übergang zwischen beiden entsteht. Hierbei weisen die Hartmetall-, Keramik- oder Keramikelemente oder die harten Edelstahl-Rohmaterialelemente direkt an ihrer Kontaktfläche mit dem Schaft eine Außenkontur auf, die bündig zum Schaft hin übergeht.
Bei der Verwendung von Hartmetall-, Keramik- oder Keramikelementen werden vorzugsweise die beiden im Bereich des Kalibers getrennten Teile des Schafts gleichzeitig mit der Befestigung des Hartmetall- oder Keramikelements auf den beidseitig in die zentrale Öffnung ragenden Zapfen miteinander verbunden. Zapfen und Hartmetall- oder Keramikelement sind darüber hinaus vorzugsweise als Passung ausgeführt, so dass das Hartmetall- oder Keramikelement gegenüber dem Schaft eine exakte Ausrichtung einnimmt.
Der Schaft besteht vorzugsweise aus Edelstahl. Ebenso ist es denkbar, dass der Schaft aus hochzugfesten Kunststoffmaterialien oder Mischungen, wie Karbon- oder Keramikfasern, besteht.
Vorzugsweise werden mit der Erfindung für einen Schaft Kaliber aus Hartmetall oder Keramik zur Verfügung gestellt, welche eine Härte von 1500 HV bis 2000 HV (Vickers) aufweisen, woraus die enorme Verlängerung der Standzeit der Kaliber oder Oliven gegenüber dem Stand der Technik ersichtlich ist.

Gewerbliche Anwendbarkeit:

Die Erfindung ist im Bereich der Herstellung von Sicherheitsrohren, wie Bremsleitungen, sowie der Herstellung von Werkzeugen zur Herstellung von derartigen Sicherheitsrohren, wie Bremsleitungen, gewerblich anwendbar.

Bezugszahlenliste

10,210,310: Schwimmer
20,220,320: Schaft
21,22: Teile des Schafts
223, 224: Zapfen
325, 326: Teile des Schafts
327, 328: Zapfen
329: Mutter
30, 230, 330: Kaliber
31: Hartmetall- oder Keramikelement, gleichzeitig Vorkaliber
32: Hartmetall- oder Keramikelement, gleichzeitig Fertigkaliber
232: zentrale Öffnung
333, 334: Hartmetall- oder Keramikelement- Kaliber
335, 336: zentrale Öffnungen in den Kalibern
40: Verlängerung
41: Haltevorrichtung, wie Haken
350: Schraubverbindung
351: Außengewinde
352: Innengewinde

Claims

Schwimmer (10, 210, 310) zur Herstellung von mindestens einwandigen Sicherheitsrohren, vorzugsweise doppelwandigen Sicherheitsrohren, diese insbesondere zur Verwendung als Bremsleitungen in Kraftfahrzeugen, umfassend einen Schaft (20, 220, 320) mit mindestens einem darauf angeordneten Kaliber, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaft (20) zumindest abschnittsweise (21, 23) aus einem ersten Rohmaterial mit einer ersten Werkstoffhärte besteht und zumindest ein das oder die Kaliber (30, 31, 32) umfassender Abschnitt (22, 24) aus einem zweiten Rohmaterial mit einer zweiten, höheren Werkstoffhärte besteht, wobei das zweite Rohmaterial unter Hitzeeinwirkung beschichtet ist und ohne Einbußen seiner Werkstoffhärte eine höhere Temperatur als 300°C während des Beschichtungsvorgangs erträgt.
Schwimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die höhere Temperatur bis zu 700°C, vorzugsweise bis zu 650°C und besonders vorzugsweise 600°C beträgt.
Schwimmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Rohmaterial ein Edelstahl-Rohmaterial, vorzugsweise 1.2210 umfasst.
Schwimmer nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Rohmaterial ein Edelstahl-Rohmaterial umfasst.
Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohmaterial eine Rockweil-Härte von über 60 HRc, vorzugsweise 60 HRc bis 70 HRc, vorzugsweise von 63 HRc bis 67 HRc aufweist.
Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des oder der Kaliber Titankarbonnitrit umfasst.
Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Dicke von 3µm bis 6µm aufweist.
Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Abschnitte (21, 22, 23, 24) des Schafts (20) miteinander verschweißt sind.
Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch zwei Kaliber (30), ein Vorkaliber (31) und ein Fertigkaliber (32), wobei der größte Durchmesser des Fertigkalibers (32) geringfügig größer ist als der größte Durchmesser des Vorkalibers (31).
Verfahren zur Herstellung eines mindestens ein Kaliber (30) und einen Schaft (20) umfassenden Schwimmers (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Verfahrensschritte:
- Ablängen mindestens eines aus einem eine erste Werkstoffhärte aufweisenden ersten Rohmaterial bestehenden Abschnitts (21, 23) auf eine gewünschte Länge,

- Ablängen mindestens eines aus einem eine zweite, höhere Werkstoffhärte aufweisenden, zweiten Rohmaterial bestehenden Abschnitts (22, 24) auf eine für dessen Weiterbearbeitung geeignete Länge,

- wobei das zweite Rohmaterial unter Hitzeeinwirkung beschichtbar ist und ohne Einbußen seiner Werkstoffhärte eine höhere Temperatur als 300°C während des Beschichtungsvorgangs erträgt, und

- wobei die Summe der Längen der einzelnen Abschnitte (21,22,23,24) im Wesentlichen der Länge des herzustellenden Schwimmers (10) entspricht,

- Weiterbearbeiten des Abschnitts (22, 24) aus dem zweiten Rohmaterial durch stehen lassen vorzugsweise je eines Kalibers (30, 31, 32) je Abschnitt durch Grob- und Feinschleifen,

- Aufbringen einer Beschichtung auf mindestens den das Kaliber (30, 31, 32) aufweisenden Abschnitt (22, 24) unter Hitzeeinwirkung bei einer Temperatur von über 300°C, sowie

- Verbinden der einzelnen Abschnitte (21,22,23,24) zu einem Schwimmer (10).
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt
- Härten mindestens des das Kaliber (30, 31, 32) aufweisenden Abschnitts (22, 24) vor Aufbringen der Beschichtung.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbinden der einzelnen Abschnitte (21, 22, 23, 24) zu einem Schwimmer (10) vor dem Aufbringen der Beschichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbinden der einzelnen Abschnitte (21, 22, 23, 24) zu einem Schwimmer (10) vor dem Härten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbinden derart erfolgt, dass an den Verbindungsstellen die Außenform des Schwimmers (10) bündig und kontinuierlich ist, oder dass nach dem Verbinden ein Bearbeitungsschritt folgt, bei dem an den Verbindungsstellen eine bündig und kontinuierliche Außenform des Schwimmers (10) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Rohmaterial einen kleineren Durchmesser aufweist, als das zweite Rohmaterial.