DE10118198A1

DE10118198A1 - Rohrverbindungsanordnung

Info

Publication number: DE10118198A1
Application number: DE10118198A
Authority: DE
Inventors: Jun Donald Howard Brugmann
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2001-10-25
Also published as: ITRM20010187A1; BR0101457A; MXPA01003451A; CA2343848A1; US6598286B1; ITRM20010187A0; US6453539B1

Abstract

Es wird eine Rohrverbindungsanordnung zum festen Verbinden eines Metallrohrs mit einem Schlauchverbindungsstück angegeben, bei der das Ende des Metallrohrs aufgeweitet ist, um ein im allgemeinen konisch ausgebildetes Rohrende zu bilden. Das konische Rohrende wird in ein Verbindungsstück eingesetzt, um zur Sitzanlage gegen eine gegenüberliegende konische Schulter zu kommen. Der Abschnitt des Verbindungsstücks, welcher das Rohr umgibt, wird dann plastisch um das Rohr verformt, so daß das Rohr fest und unter Bildung eines dichten Abschlusses gehalten ist. Der korrosionsbeständige Überzug auf dem Rohr wird aber hierbei weder verkratzt noch beschädigt. Eine Mehrzahl von Widerhaken ist vorzugsweise auf der radial äußeren Fläche des aufgeweiteten Endes des Rohrs vorgesehen, um mit dem Verbindungsstück zusammen zu arbeiten, wenn das Verbindungsstück auf dem aufgeweiteten Ende des Rohrs verstemmt oder auf andere Weise verformt wird, wodurch ein Verdrehen des Rohrs bezüglich des Körpers des Verbindungsstücks verhindert wird. Das andere Ende des Verbindungsstücks kann verstemmt oder auf andere Art und Weise fest mit einer Baukomponente, wie einer Fluidschlauchleitung, verbunden sein.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit dem mechanischen Festlegen eines Metallrohrs an einem metallischen Schlauchverbindungsstück, und insbesondere mit einer Verbindung eines Metallrohrs mit einem Verbindungsstück an einem Ende einer Schlauchleitung oder eines anderen Bauelements eines Fahrzeugfluidsystems, wie einer Fahrzeugbremsanlage.

Mechanische Rohrverbindungsanordnungen für Fahrzeugfluidsysteme, wie Fahrzeugbremsanlagen, müssen bei einem hohen Innenfluiddruck in der Größenordnung von einigen tausend psi leckbeständig sein. Rohrverbindungen, bei denen mit Gewinde versehene Rohr- und Mutterverbindungen zum Einsatz kommen, neigen zum Austreten von Fluid bei hohem Druck, da ein ungenügen des Anzugsmoment vorhanden ist, oder nicht zufriedenstellende Dichtungs flächenverhältnisse gegeben sind. Fluidrohre liegen in Bereichen, welche korrosiven Materialien, wie Salz, ausgesetzt sind, und daher ist es allgemeine Praxis, die Metallrohre zu beschichten, um diesen eine bessere Korrosions widerstandsfähigkeit zu verleihen. Folglich muß das Rohrendverbindungsstück derart beschaffen und ausgelegt sein, daß die Beschichtung nicht verkratzt oder entfernt wird, da sonst eine Ausgangsstelle für den Korrosionsbefall gebildet werden könnte.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Rohrverbindungsanordnung und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen, bei denen ein korrosions beständiger Überzug auf dem Fluidrohr nicht beschädigt wird, und die auch bei hohen Fluiddrücken leckfrei ist, wobei übliche maschinelle Bearbeitungs techniken und Verarbeitungstechniken zum Einsatz kommen sollen, und sich die Anzahl von Bauteilen reduzieren lassen soll, um die Herstellungskosten zu senken.

Eine Rohrverbindungsanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung umfaßt ein metallisches Verbindungsstück, welches ein Ende, einen inneren Durchgang und eine konische Ausnehmung hat, die radial und axial von dem Durchgang ausgehend nach außen von dem Rohrende weg und in den Körper des Verbindungsstückes verläuft. Ein Metallrohr ist in dem Durchgangsverbindungsstück aufgenommen und hat ein nach außen erweitertes konisches Ende, welches in der konischen Ausnehmung und dem Verbindungsstück angeordnet ist. Das Ende des Verbindungsstückes wird plastisch um das Rohr zur Erzielung eines Dichteingriffs mit einer Außenfläche des Rohrs verformt, und das Rohrende wird im Dichtungseingriff mit der konischen Nut fest und zuverlässig gehalten. Bei der bevorzugten Ausführungs form nach der Erfindung hat das konische Ende des Rohrs entweder eine einfache Dicke oder eine doppelte Dicke, so daß das konische Ende eine doppelte Rohrwandstärke in der inneren Ausnehmung in dem Verbindungsstück hat. Widerhaken werden vorzugsweise in dem aufgeweiteten bzw. konisch ausgebildeten Ende des Rohrs ausgebildet, um ein Verdrehen des Rohrs in dem Verbindungsstück zu verhindern. Die Verbindungsanordnung nach der Erfindung eliminiert somit mögliche Fluidleckwege, welche in Verbindung mit Schraubkupplungsverbindungen auftreten können, und sie verhindert mögliche Beschädigungen an der Korrosionsbeschichtung auf dem Rohr.

Ein Verfahren zum Befestigen eines zylindrischen Metallrohrs mit einem metallischen Bauteil, wie einem Verbindungsstück, gemäß einer weiteren Auslegungsform nach der Erfindung umfaßt die Schritte, gemäß denen ein Ende des Rohrs zur Verbindung einer konischen Endgestaltung aufgeweitet wird, das konische Rohrende in ein Verbindungsstück so eingelegt wird, daß es an einer Schulter in dem Verbindungsstück anstößt, und dann das Verbindungsstück fest mit dem Rohr durch plastisches Verformen des Verbindungsstückes um die Außenfläche des Rohrendes verbunden wird. Das Rohrende kann auf sich selbst vor oder während des Schritts zum Aufweiten des Rohrendes gefaltet werden, so daß das Rohrende entweder eine einfache Wandstärke oder eine doppelte Wandstärke in dem Anlagebereich gegen die Schulter im Verbindungsstück hat. Widerhaken sind vorzugsweise in dem aufgeweiteten Ende des Rohrs vor dem Einführen des Rohrs in das Ver bindungsstück ausgebildet, um ein Verdrehen des Rohrs in dem Verbindungs stück zu verhindern, nachdem das Verbindungsstück über das Rohrende verstemmt oder auf andere Weise verformt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin gilt:

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Rohr-/Schlauchver bindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht im wesentlichen längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht zur Verdeutlichung der Verbindung nach den Fig. 1 und 2 vor der Verbindung mit dem Rohrende;

Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht eines aufgeweiteten Rohrendes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 2 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 5 und 6 sind Schnittansichten im wesentlichen längs der Linie 5-5 und 6-6 in Fig. 4;

Fig. 7 ist eine schematische Schnittansicht ähnlich Fig. 2 zur Ver deutlichung einer abgewandelten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung; und

Fig. 8 ist eine Fig. 4 ähnliche schematische Ansicht zur Verdeutlichung des aufgeweiteten Rohrendes bei der Ausführungsform nach Fig. 7.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Rohrverbindungsanordnung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung und sie weist ein Metall schlauch-Endverbindungsstück 12 auf, welches in dichtem und festem Eingriff mit einem metallischen Fluidrohr 14 ist. Das Verbindungsstück 12 weist einen länglichen Körper 16 auf, welcher einen axialen Fluiddurchgangskanal 18 hat. Ein Ende 20 des Verbindungskörpers 16 wird um das gegenüberliegende Außenende des Rohrs 14 verstemmt oder auf eine andere Art und Weise verformt, während das andere Ende 22 des Verbindungskörpers 16 auf einen Schlauch 24 oder ein anderes Bauteil verstemmt oder auf eine andere Art und Weise fest verbunden wird. Das Verbindungsstück 12 hat eine in Umfangs richtung durchgehende, konische, innere Ausnehmung 16, welche von dem Durchgang 18 ausgehend von dem Verbindungsende 20 radial nach außen und axial weg verlaufend ausgebildet ist.

Das Rohr 14 hat eine längliche, zylindrische Gestalt und besitzt ein nach außen aufgeweitetes konisches Ende 30, welches in der konischen Aus nehmung 26 angeordnet ist, welche den Durchgang 18 in dem Verbindungs körper 16 umgibt. Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist das Rohrende 30 auf sich selbst verdoppelt, so daß man eine doppelte Rohrwandstärke in der Paßausnehmung 26 hat. Der Innendurch messer des Rohrkörpers 28 ist im wesentlichen gleich groß wie jener des Verbindungsstückes durch den Durchgang 18, und das verdoppelte Ende des Rohrendes 30 erstreckt sich nicht in diesen Durchgang, so daß man einen konstanten und stetigen Übergang zu dem Durchgang für das Fluid zwischen dem Rohr 14 und dem Verbindungsstück 12 hat. Das Rohr 14 kann aus einem Metall hergestellt sein, wie niedrig gekohltem Stahl, rostfreiem Stahl oder Kupfer, und es kann einen dünnen Außenflächenüberzug 32 zur Verbesserung der Korrosionswiderstandsfähigkeit haben. Das Verbindungsstück 12 kann aus Messing, Stahl, oder rostfreiem Stahl hergestellt sein.

Fig. 3 verdeutlicht eine Schlauchverbindung 12 vor der Anordnung des Rohrs 14 (oder der Schlauchleitung 24). Das Verbindungsende 20 bildet eine radial erweiterte zylindrische Öffnung 34, welche mit einer axial und radial nach außen abgewinkelten, konischen Schulter 36 abschließt. Das Verbindungsstück 12 ist in Umfangsrichtung symmetrisch ausgelegt, und die Schulter 36 verläuft in Umfangsrichtung um den Durchgangskanal 18. Zur Montage der Ver bindungsanordnung 10 wird das Rohrende 30 auf sich selbst gedoppelt, wie dies in Fig. 2 und 4 gezeigt ist, und dann in ein Formwerkzeug 38 gelegt, um die beiden Paare von in Durchmesserrichtung gegenüberliegenden, orthogonal beabstandeten Widerhaken 40 (Fig. 4 bis 6) in der radialen Außenfläche der Aufweitung auszubilden. Jeder Widerhaken 40 umfaßt eine radial nach innen verlaufende Wandfläche 42 (Fig. 6) rechtwinklig zu der Außenfläche der Aufweitung, eine ebene, kreisförmige Bodenfläche 44 und eine abgewinkelte Seitenfläche 46. Die abgewinkelten Seitenflächen 46 erleichtern das Abziehen des aufgeweiteten Rohrendes von den Formwerkzeugselementen 38, 39 (Fig. 5). Das aufgeweitete und mit den Widerhaken versehene Ende des Rohrs 14 wird dann in die Öffnung 34 eingesetzt, um zur Sitzanlage gegen die Schulter 36 zu kommen. Das Verbindungsende 20 wird dann in dem Bereich 48 (Fig. 2) um die Außenfläche des aufgeweiteten Endes des Rohrs 14 plastisch verformt, beispielsweise durch Verstemmen oder eine andere geeignete Verformungsbearbeitung. Da das Verbindungsende 20 im Durchmesser reduziert ist, wirken radiale und axiale Kräfte auf die Außenfläche des Rohrkörpers 28 ständig ein, um das Rohrende an dem Verbindungsende 20 und gegen die Schulter 36 anliegend unter Erzielung eines dichten Ab schlusses festzulegen. Der gesamte Oberflächenbereich in der Zone der Verformung trägt zu dem Dichtungseingriff mit dem Rohrkörper bei und unterstützt mechanisch den Rohrkörper während der Bearbeitung und des bestimmungsgemäßen Einsatzes. Die Widerhaken 40 verhindern in unter stützender Weise eine Verdrehung des Rohrs 14 bezüglich des Verbindungs stückes 20 beim Einwirken eines Drehmoments auf die Verbindungsanordnung oder das Rohr während der Montage oder im Gebrauchseinsatz. Die plastische Verformung des Verbindungsendes 20 in das aufgeweitete Ende des Rohrs verformt auch das Verbindungsende 20 derart, daß die Ausnehmung 26 in dem Körper 16 (Fig. 2) um die Verbindungsschulter 36 (Fig. 3) ausgebildet wird.

Die an Hand den Fig. 1 bis 6 dargestellte bevorzugte Ausführungsform ist insbesondere zweckmäßig zur Erstellung einer Verbindung mit Rohren 14, welche eine relativ dünne Wandstärke am Rohrkörper 28 haben. Die doppel wandige, aufgeweitete Auslegung wird beispielsweise bei Rohren mit einer Wanddicke von 0,63 mm bis etwa 0,71 mm (etwa 0,025 bis 0,028 inches) eingesetzt, so daß man eine doppelte Wanddicke von etwa 1,27 mm bis 1,42 mm (0,05 bis 0,056 inches) erhält. Die Erfindung kann jedoch auch in Verbindung mit Rohren mit größeren Durchmessern eingesetzt werden, welche auch eine größere Wandstärke haben können. Wenn die Rohrwandstärke in einer Größenordnung von etwa 1,52 mm (0,060 inches) oder größer liegt, dann braucht man nicht die doppelte Wandstärke des Rohrs an dem aufgeweiteten Ende vorzusehen, und es kann eine einfache Wandstärke an dem aufgeweite ten Endbereich ausreichen, wie dies in den Fig. 7 bis 8 gezeigt ist. Die Fig. 7 bis 8 zeigen eine Rohrverbindungsanordnung 50, bei der gleiche oder ähnliche Teile wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 6 mit denselben Bezugszeichen versehen, sind, sowie auch gleiche oder ähnliche Teile wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 mit den ent sprechenden Bezugszeichen versehen sind, und zusätzlich noch "a" tragen. Der wesentliche Unterschied zwischen der Anordnung 50 in den Fig. 7 und 8 und der Anordnung 10 in den Fig. 1 bis 6 ist in der Tatsache zu sehen, daß das aufgeweitete Ende 30a des Rohrs 14a in den Fig. 7 und 8 nicht auf sich selbst verdoppelt ist, sondern die einfache Wandstärke hat, und in der Ausnehmung 30 des Verbindungsstücks 12 angeordnet ist. Die Widerhaken 40 sind in der radialen äußeren Fläche des aufgeweiteten Endes 30a wie bei der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ausgebildet.

Es wurden eine Rohrverbindungsanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen angegeben, mit welchen die nach der Erfindung angestrebten Zielsetzungen erreicht werden. Die Erfindung stellt widerstandsfähige Toleranzen an Ort und Stelle, bezüglich des Krümmungsdurchmessers und der Beweglichkeit des aufgeweiteten Rohrendes bereit. Das Aufweiten des Rohrendes und die plastische Verformung des Verbindungskörpers um das Rohrende können derart bewerkstelligt werden, daß der Korrosionsschutzüber zug auf dem Rohrkörper nicht beschädigt wird. Übliche Herstellungsverfahren und -techniken können mit relativ geringen Herstellungskosten verbunden eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Auslegung hält auch höheren hydraulischen Fluiddrücken stand. Obgleich vorangehend bevorzugte Anwendungsformen einer hydraulischen Bremsanlage beschrieben worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht hierauf beschränkt, sondern sie ist bei allen jenen Anwendungsfällen geeignet, bei denen ein Rohrende mit einer gestauch ten Metallkomponente fest zu verbinden ist. Zahlreiche Abänderungen und Modifikationen sind möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum sicheren Befestigen eines zylindrischen Metallrohrs an einem metallischen Verbindungsstück, welches die folgenden Schritte aufweist:

a) Aufweiten eines Endes des Rohrs unter Bildung einer konischen Endgestalt,
b) Einführen der konischen Endgestalt in das Verbindungs teil bis zur Sitzanlage an einer Schulter in dem Verbindungsstück, und dann
c) Befestigen des Verbindungsstücks mit dem Rohrende durch plastische Verformung des Verbindungsstücks um das Rohrende.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Schritt vorgesehen ist, gemäß dem das Rohrende auf sich selbst vor oder während dem Schritt (a) derart gefaltet wird, daß die konische Endgestalt eine doppelte Wandstärke hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter konisch ausgebildet ist, daß das Verbindungsstück eine zylindrische Öffnung hat, welche an der Schulter endet, daß der Schritt (b) den Schritt aufweist, gemäß dem die konische Endgestalt in die Öffnung bis zur Sitzanlage an der Schulter eingeführt wird, und bei dem der Schritt (c) den Schritt aufweist, daß das Verbindungsstück axial und radial um das Rohr plastisch verformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem vor dem Schritt (b) der zusätzli che Schritt vorgesehen ist, gemäß dem wenigstens ein Widerhaken in der radial äußeren Fläche des aufgeweiteten Endes des Rohrs ausgebildet wird, welcher mit dem Verbindungsstück im Anschluß an den Schritt (c) zusammenarbeitet, um ein Verdrehen des Rohrs in dem Verbindungsstück zu verhindern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) den Schritt aufweist, gemäß dem zwei Paare von diametral gegenüberliegenden und orthogonal beabstandeten Widerhaken in der radialen äußeren Fläche des aufgeweiteten Endes des Rohrs ausgebildet werden.

6. Rohrverbindungsanordnung, welche folgendes aufweist:
ein metallisches Verbindungsstück (12), welches ein Ende, einen inneren Durchgangskanal (18) und eine in Umfangsrichtung durchgehende konische Ausnehmung (26) hat, die von dem Durch gang (18) von dem Ende weg radial und axial nach außen verläuft, und
ein Metallrohr (14), welches in dem Durchgang aufgenommen ist und in diesem Bereich ein nach außen aufgeweitetes, konisches Ende hat, welches in der Ausnehmung (26) angeordnet ist,
wobei das Ende des Verbindungsstücks (15) um das Rohr (14) unter Bildung eines dichten Abschlusses mit einer Außenfläche des Rohrs (14) plastische verformt ist und zuverlässig das Rohrende in Dichteingriff mit der Ausnehmung (26) gehalten ist.

7. Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das konische Ende des Rohrs (14) auf sich selbst derart verdoppelt ist, daß das konische Ende eine doppelte Wandstärke in der Ausnehmung (26) hat.

8. Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das konische Ende des Rohrs (14a) ein einfache Wandstärke in der Ausnehmung (26) hat.

9. Rohrverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das konische Ende des Rohrs (14, 14a) eine Mehrzahl von Widerhaken (40) hat, welche in einer radial äußeren Fläche des aufgeweiteten Endes ausgebildet sind, um mit dem Verbindungsstück (15) in der Ausnehmung (26) in Eingriff zu kommen und ein Verdrehen des Rohrendes bezüglich des Ver bindungsstückes (15) zu verhindern.

10. Rohrverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (14) einen korrosionswider standsfähigen Außenüberzug hat.