Способ и матрица для изготовления шарнира, передающего крутящий момент (варианты)

 

Изобретение относится к области изготовления или формовки трубчатого элемента, способного передавать крутящий момент. Задача изобретения - создание шарнира, состоящего из плотно прилегающих друг к другу деталей. Формовка способного к передаче крутящего момента шарнира производится с использованием располагающегося снаружи охватывающего матричного устройства, предназначенного для одновременной электромагнитной формовки продольных и окружных или радиальных канавок на трубчатых элементах. Для одновременной формовки продольных и окружных или радиальных канавок применяют располагающуюся снаружи охватывающую матрицу, которая охватывает собой ту зону составляемых друг с другом деталей, в которой они должны быть соединены между собой, при этом матрица имеет канавки или углубления, полученные в результате механической обработки ее внутренней окружной поверхности. В матрице под воздействием электромагнитного усилия, создаваемого с помощью внутренней катушки, располагаемой внутри зоны, которая должна быть подвергнута деформации, происходит раздача вширь материала наложенных друг на друга частей трубчатого элемента в наружном направлении. Раздающийся материал наплывает в углубления или канавки, которые выполнены на внутренней охватывающей поверхности расположенной снаружи охватывающей матрицы. В результате на трубчатом элементе образуется соответствующая структура или сетка. Изобретение обеспечивает противодействие шарнира возникающим скручивающим и осевым нагрузкам. 4 с. и 20 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу изготовления или формовки трубчатых элементов типа труб, передающих крутящий момент, которые могут быть использованы в качестве передающих крутящий момент шарниров для приводных валов или тяг рулевого привода автомобилей либо в составе шарнирно-сочлененных рычажных механизмов для самолетных систем, обеспечивающих большую подъемную силу, и для различных других физических применений, предусматривающих обеспечение противодействия скручивающим и осевым нагрузкам, которые обычно возникают в шарнирах, передающих крутящий момент, в рулевых приводах, приводных валах и аналогичных конструкциях. Более конкретно в соответствии с еще одной особенностью изобретения предусматривается создание устройства, которое выполнено в виде расположенного снаружи охватывающего матричного устройства для одновременной электромагнитной формовки продольных и окружных или радиальных канавок в трубчатых элементах и вставленных в них торцевых фасонных деталях, в частности, такого типа, который обладает возможностью оказывать противодействие скручивающим и осевым нагрузкам, встречающимся при эксплуатации передающих крутящий момент шарниров и аналогичных конструкций.

В сущности, весьма распространен технологический процесс формовки канавок в трубах и торцевых фасонных деталях, которые предназначаются для использования их при изготовлении передающих крутящий момент шарниров для приводных валов в аналогичных конструкций с обеспечением возможности оказывать противодействие скручивающим и осевым нагрузкам, которые возникают в приводных валах. До настоящего времени такие канавки обычно выполнялись методом механической обработки трубчатых элементов, представляющим собой весьма трудоемкий и длительный процесс, вследствие чего весь технологический процесс изготовления этих деталей становился в целом слишком дорогим и экономически нецелесообразным.

В связи со сравнительно недавними достижениями в области технологии, применяемой в производстве так называемых плотно прилегающих шарниров в виде труб, передающих крутящий момент и содержащих канавки как продольной, так и окружной ориентации, которые образуют передающий крутящий момент, шарнир, состоящий из формуемых с обеспечением плотного прилегания друг к другу трубчатых элементов, соединение торцевой фасонной детали и надеваемой на нее или вставляемой в нее трубы друг с другом обычно осуществлялось посредством одновременной формовки воспринимающих реакций от крутящего или скручивающего момента канавок по вставляемому внутрь фасонному матричному элементу или оправке с тем, чтобы исключить необходимость в механической обработке для получения канавок на торцевой фасонной детали.

Например, известен метод изготовления передающего крутящий момент шарнира, содержащего продольные или осевые канавки, а также предусматривающего возможность прокладывания радиальных канавок в окружном направлении, который раскрывается в патенте США 4513488, выданном Арене, причем упомянутый шарнир обеспечивает передачу усилий или нагрузок как в продольном, так и в окружном направлениях посредством тонкостенных и, следовательно, имеющих малый вес трубчатых элементов в виде труб, передающих крутящий момент. В этом случае внутреннюю трубу и наружную трубу вставляют с перекрытием одну в другую, внутрь них вводят оправку, имеющую продольные и окружные канавки, а снаружи к ним прикладывают деформирующее усилие, вдавливающее трубчатые элементы в эти канавки, выполненные на оправке, после чего оправку или, по меньшей мере, часть оправки вынимают, получая при этом формованный шарнир, способный передавать крутящий момент.

В патенте 4523872, выданном Арене и др., раскрывается труба, в которой имеются торцевые элементы, взаимосвязанные с трубчатым элементом, при этом торцевые элементы снабжены вставной удлиняющей деталью, имеющей расположенные с промежутком по радиусу и проходящими в осевом направлений канавки, причем число канавок, наружный диаметр каждого торцевого элемента, ширина канавки и длина канавки находятся в предварительно заданных пропорциях и соотношениях друг с другом. Трубчатый элемент устанавливают таким образом, чтобы концы его располагались каждый надетым на удлиняющую деталь, вставленную в соответствующий торцевой элемент, после чего обеспечивают плотное прижатие стенок трубы к каждому торцевому элементу и к канавкам посредством приложения снаружи к ним электромагнитной энергии, обеспечивая тем самым утапливание стенок трубы или вдавливание их внутрь в радиальном направлении в эти канавки.

Различные способы и устройства, обеспечивающие образование канавок с помощью либо механических, либо электромагнитных средств, и, в частности, такие из них, которые предназначены для получения передающих крутящий момент шарниров и других аналогичных конструкций, пригодных для разных физических применений, раскрываются в патенте США 4397171, выданном Сау и др., в патенте США 4598451, выданном Оки, в патенте США 3810372, выданном Кейруа, в патенте США 4125000, выданном Гробу, в патенте США 2233471, выданном Клементсу, в патенте США 1329479, выданном Сейвону, и в патенте США 1291388, выданном Брайту и др.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является патент Франции 2118835 от 08.09.1972 г., МПК В 21 D 39/00//F 16 L 13/00, в котором описывается способ соединения труб.

Хотя фактически в каждом из перечисленных выше патентов и раскрывается образование канавок на трубчатых элементах, например, на таких из них, которые предназначены для получения передающих крутящий момент шарниров, применяемых в приводных валах, рычажных механизмах самолетных систем управления и других аналогичных конструкциях, в них предлагаются лишь либо механические устройства для обжатия материала и/или создающие электромагнитное усилие устройства, которые обычно накладываются снаружи таким образом, чтобы обеспечить образование продольных и окружных канавок, либо устройства, создающие внутренние электромагнитные усилия, обеспечивающие получение в трубчатых элементах канавок, проходящих в продольном направлении.

В соответствии с настоящим изобретением при наличии очевидных отличий от рассмотренных выше технических решений, определяющих предшествующий уровень техники, предлагается обладающий новизной уникальный способ изготовления шарнира, передающего крутящий момент и состоящего из двух трубчатых элементов, включающий размещение конца одного трубчатого элемента в конце другого трубчатого элемента с образованием зоны перекрытия вставленных друг в друга трубчатых элементов, заключение зоны перекрытия в охватывающую их кольцевую матрицу, имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность, обращенную к наружной поверхности зоны перекрытия, причем кольцевая матрица содержит множество сопряженных секций, шарнирно соединенных между собою для обеспечения возможности введения трубчатых элементов в матрицу и извлечения их оттуда при раскрытом положении секций матрицы, при этом внутренняя поверхность кольцевой матрицы имеет множество расположенных по окружности с интервалом друг от друга выступов, проходящих в осевом направлении и, по меньшей мере, один радиальный выступ, проходящий вокруг внутренней поверхности, выступы направлены в радиальном направлении внутрь с возможностью соприкосновения с наружной окружной поверхностью трубчатых элементов при замыкании сопряженных секций матрицы, и внутренняя поверхность матрицы определяет собой кольцевое пространство, заключенное между ней и наружной окружной поверхностью трубчатых элементов, а внутрь трубчатых элементов, в зону перекрытия, находящуюся в пределах границ кольцевой матрицы, вводят электрическую катушку, которая подсоединена к источнику электрической энергии для сообщения электромагнитного усилия внутренней массе упомянутых трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия, создавая при этом деформирующее усилие, раздающее трубчатые элементы в радиальном направлении наружу в пределах зоны перекрытия для отпечатывания сетки выступов, имеющейся на внутренней поверхности матрицы, на трубчатые элементы с образованием на них соответствующей сетки осевых и радиальных канавок, после чего сопряженные между собой шарнирно соединенные секции кольцевой матрицы раскрывают для извлечения шарнира.

Кроме того, трубчатые элементы раздают в радиальном направлении в пределах зоны перекрытия до получения по своему наружному диаметру размера, соответствующего диаметру внутренней цилиндрической поверхности кольцевой матрицы.

Осевое перемещение трубчатых элементов при введении их в матрицу ограничивают с обеспечением формовки зоны с уменьшенным диаметром на трубчатых элементах, которая примыкает к канавкам, образующимся при раздаче трубчатых элементов в радиальном направлении под воздействием электромагнитного усилия с помощью направленного вовнутрь кольцевого буртика кольцевой матрицы, расположенного с одного края ее внутренней цилиндрической поверхности.

Кроме того, на трубчатых элементах по длине отформованных канавок образуют множество радиальных канавок, обеспечивая получение предварительной сетки канавок, оказывающих противодействие осевым и скручивающим нагрузкам, сообщаемых отформованному шарниру.

При этом шарнир, передающий крутящий момент, получают из двух трубчатых элементов, по меньшей мере один из которых содержит торцевую фасонную деталь.

Кроме того, трубчатые элементы вводят электромагнитную катушку с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру трубчатого элемента в пределах зоны перекрытия.

В другом варианте заявлен способ изготовления шарнира, передающего крутящий момент и состоящего из двух трубчатых элементов, включающий размещение конца одного трубчатого элемента в конце другого трубчатого элемента с образованием зоны перекрытия вставленных друг в друга трубчатых элементов, заключение зоны перекрытия в охватывающую их кольцевую матрицу, имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность, обращенную к наружной поверхности зоны перекрытия, причем кольцевая матрица содержит множество сопряженных секций матрицы, шарнирно соединенных между собою для обеспечения возможности введения трубчатых элементов в матрицу и извлечения их оттуда при раскрытом положении секций матрицы, при этом внутренняя поверхность кольцевой матрицы имеет множество расположенных по окружности с интервалом друг от друга углублений, проходящих в осевом направлении и, по меньшей мере, одно радиальное углубление, проходящее вокруг внутренней поверхности с обеспечением соприкосновения внутренней поверхности матрицы с наружной поверхностью трубчатых элементов, а внутрь трубчатых элементов в зону перекрытия, находящуюся в пределах границ кольцевой матрицы, вводят электрическую катушку, которая подсоединена к источнику электрической энергии для сообщения электромагнитного усилия внутренней массе упомянутых трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия, создавая при этом деформирующее усилие, раздающее трубчатые элементы в радиальном направлении наружу в пределах зоны перекрытия для отпечатывания сетки углублений, имеющейся на внутренней поверхности матрицы, на упомянутых трубчатых элементах с образованием на них соответствующей сетки осевых и радиальных выступов, выдавленных наружу, после чего сопряженные между собой, шарнирно соединенные секции кольцевой матрицы раскрывают для извлечения шарнира.

Кроме того, трубчатые элементы раздают в радиальном направлении в пределах зоны перекрытия до получения по своему наружному диаметру размера, соответствующего диаметру внутренней цилиндрической поверхности кольцевой матрицы.

Осевое перемещение трубчатых элементов при введении их в матрицу ограничивают с обеспечением формовки зоны с уменьшенным диаметром на трубчатых элементах, которая примыкает к канавкам, образующимся при раздаче трубчатых элементов в радиальном направлении под воздействием электромагнитного усилия с помощью направленного вовнутрь кольцевого буртика кольцевой матрицы, расположенного с одного края ее внутренней цилиндрической поверхности.

Кроме того, на трубчатых элементах по длине отформованных канавок образуют множество радиальных канавок, обеспечивая получение предварительной сетки канавок, оказывающих противодействие осевым и скручивающим нагрузкам, сообщаемых отформованному шарниру.

Шарнир, передающий крутящий момент, получают из двух трубчатых элементов, по меньшей мере один из которых содержит торцевую фасонную деталь.

Соответственно трубчатые элементы вводят электромагнитную катушку с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру трубчатого элемента в пределах зоны перекрытия.

Одним из вариантов заявленного технического решения является матричная конструкция для изготовления шарнира, передающего крутящий момент и состоящего из двух трубчатых элементов, конец одного из которых размещен в конце другого с возможностью образования зоны перекрытия, содержащая матрицу, охватывающую зону перекрытия трубчатых элементов, выполненную в виде сопряженных секций, образующих кольцо, шарнирно соединенных между собою, с возможностью введения трубчатых элементов в матрицу и извлечения их оттуда при раскрытом положении секций матрицы, кольцевая матрица имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, обращенную к наружной поверхности зоны перекрытия, при этом внутренняя поверхность кольцевой матрицы имеет множество расположенных по окружности с интервалом друг от друга выступов, проходящих в осевом направлении, и, по меньшей мере, один радиальный выступ, проходящий вокруг внутренней поверхности, выступы направлены в радиальном направлении внутрь с возможностью соприкосновения с наружной окружной поверхностью трубчатых элементов при замкнутом положении сопряженных секций матрицы, при этом внутренняя поверхность матрицы и наружная поверхность трубчатых элементов образуют кольцевое пространство внутри трубчатых элементов в зоне перекрытия, расположенной в пределах границ кольцевой матрицы, размещена электрическая катушка, соединенная с источником электрической энергии для сообщения электромагнитного усилия внутренней массе трубчатых элементов, в пределах зоны перекрытия для создания при этом деформирующего усилия, раздающего трубчатые элементы в радиальном направлении наружу в пределах зоны перекрытия с отпечатыванием сетки выступов, имеющейся на внутренней поверхности матрицы, на трубчатые элементы с образованием на них соответствующей сетки осевых и радиальных канавок.

Кроме того, матричная конструкция содержит кольцевую матрицу, внутренний диаметр цилиндрической поверхности которой соответствует получаемому наружному диаметру раздающихся в радиальном направлении трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия.

Соответственно кольцевая матрица включает в себя направленный вовнутрь кольцевой буртик, расположенный с одного края ее внутренней цилиндрической поверхности, причем упомянутый буртик выполнен с возможностью ограничения осевого перемещения трубчатых элементов при введении их в матрицу с обеспечением формовки зоны с уменьшенным диаметром на трубчатых элементах, которая примыкает к канавкам, образующимся на них при раздаче трубчатых элементов в радиальном направлении под воздействием упомянутого электромагнитного усилия.

Кроме того, матричная конструкция выполнена с возможностью образования на трубчатых элементах по длине отформованных осевых канавок множества радиальных канавок, обеспечивая получение предварительно заданной сетки канавок, оказывающих противодействие осевым и скручивающим нагрузкам, сообщенным отформованному шарниру.

Матричная конструкция может быть выполнена с возможностью обработки трубчатых элементов, содержащих торцевую фасонную деталь, предназначенную для шарнира.

Кроме того, электромагнитная катушка, выполненная с возможностью введения ее в трубчатые элементы, имеет наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру трубчатого элемента в пределах зоны перекрытия.

Еще одним вариантом реализации заявленного технического решения является матричная конструкция для изготовления шарнира, передающего крутящий момент и состоящего из двух трубчатых элементов, конец одного из которых размещен в конце другого с возможностью образования зоны перекрытия, содержащая матрицу, охватывающую зону перекрытия трубчатых элементов, выполненную в виде сопряженных секций, образующих кольцо, шарнирно соединенных между собою, с возможностью введения трубчатых элементов в матрицу и извлечения их оттуда при раскрытом положении секций матрицы, кольцевая матрица имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, обращенную к наружной поверхности зоны перекрытия, при этом внутренняя поверхность кольцевой матрицы имеет множество расположенных по окружности с интервалом друг от друга углублений, проходящих в осевом направлении, и, по меньшей мере, одно радиальное углубление, проходящее вокруг внутренней поверхности с обеспечением соприкосновения внутренней поверхности матрицы с наружной окружной поверхностью трубчатых элементов при замкнутом положении сопряженных секций матрицы, матричная конструкция имеет электрическую катушку, которая подсоединена к источнику электрической энергии, размещенную внутри трубчатых элементов в зоне перекрытия, находящейся в пределах границ кольцевой матрицы для сообщения электромагнитного усилия внутренней массе трубчатых элементов, в пределах зоны перекрытия для создания при этом деформирующего усилия, раздающего трубчатые элементы в радиальном направлении наружу в пределах зоны перекрытия, с отпечатыванием сетки углублений, имеющейся на внутренней поверхности матрицы, на трубчатых элементах с образованием на них соответствующей сетки осевых и радиальных канавок, выдавленных наружу.

Кроме того, матричная конструкция содержит кольцевую матрицу, внутренний диаметр цилиндрической поверхности которой соответствует получаемому наружному диаметру раздающихся в радиальном направлении трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия.

Соответственно кольцевая матрица включает в себя направленный вовнутрь кольцевой буртик, расположенный с одного края ее внутренней цилиндрической поверхности, причем упомянутый буртик выполнен с возможностью ограничения осевого перемещения трубчатых элементов при введении их в матрицу с обеспечением формовки зоны с уменьшенным диаметром на трубчатых элементах, которая примыкает к канавкам, образующимся на них при раздаче трубчатых элементов в радиальном направлении под воздействием упомянутого электромагнитного усилия.

Матричная конструкция может быть выполнена с возможностью образования на трубчатых элементах по длине отформованных осевых канавок множества радиальных канавок, обеспечивая получение предварительно заданной сетки канавок, оказывающих противодействие осевым и скручивающим нагрузкам, сообщенным отформованному шарниру.

Матричная конструкция может быть выполнена с возможностью обработки трубчатых элементов, содержащих торцевую фасонную деталь, предназначенную для шарнира.

Кроме того, электромагнитная катушка, выполненная с возможностью введения ее в трубчатые элементы, имеет наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру трубчатого элемента в пределах зоны перекрытия.

Приведенное ниже подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения ведется со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 представляет собой схематически изображенный в продольном разрезе общий вид трубчатого элемента и торцевой фасонной детали, взаимно расположенных относительна друг друга таким образом, чтобы из них получился способный к передаче крутящего момента шарнир, образующийся при применении охватывающей матричной конструкций, обладающей признаками изобретения и располагающейся снаружи.

Фиг. 2 представляет собой изображение трубчатого элемента и торцевой фасонной детали, показанных на фиг.1, но уже в своем деформированном виде, когда из них уже получен способный к передаче крутящего момента шарнир в соответствии с изобретением.

Фиг. 3 представляет собой выполненное в перспективе изображение готового узла шарнира для передачи крутящего момента, после формовка и располагаемой снаружи охватывающей фасонной матрицы, смещенной в осевом направлении относительно способного к передаче крутящего момента шарнира после его получения в ней и показанной в раскрытом состоянии.

Фиг. 4 представляет собой подобное представленному на фиг.3 изображение второго варианта осуществления изобретения с показом способного к передаче крутящего момента шарнира и фасонной матрицы для получения такого шарнира.

Как видно, в частности, из фиг.1 и 2 прилагаемых чертежей, на них показана пара трубчатых элементов 10, 12, каждый из которых в предпочтительном варианте изготовлен из алюминия или другого легкого металла, чтобы иметь возможность получить из них способный к передаче крутящего момента шарнир, имеющий малый вес, в котором в первый из трубчатых элементов 10 вставлен второй трубчатый элемент 12 с обеспечением плотной посадки скольжения, либо - в другом варианте осуществления - второй элемент располагают таким образом, чтобы он выступал из первого, причем второй трубчатый элемент 12, как показано на чертеже, имеет шлицевую концевую часть 14 для обеспечения соответствующего соединения с тем или иным приводным устройством либо с другой аналогичной конструкцией /не показана/. Вместо шлицевой концевой части 14 второй трубчатый элемент 12 может иметь форму торцевой фасонной детали, которая имеет вилкообразную или раздвоенную конструкцию /не показана/ для образования соединений в рычажных системах, например, таких как автомобильная система рулевого управления или самолетная приводная рычажная система, предназначенная для регулирования положения аэродинамических поверхностей, обеспечивающих соответствующее направление воздушного потока, либо другие аналогичные конструкции, хотя можно назвать и многочисленные другие области практического применения, в которых с успехом можно было бы применить настоящее изобретение и которые относятся к самым разнообразным отраслям промышленности, где требуется применение шарниров для передачи крутящего момента.

Как показано на фиг.1, вводят соответствующий элемент 16 в виде электрической катушки внутрь вставленных один в другой трубчатых элементов 10, 12 и соединяют его с источником электрического тока, чтобы обеспечить создание электромагнитного усилия. По наружной окружности собранные друг с другом трубчатые элементы 10, 12 заключают в пределах зоны 20 в кольцевую матрицу 22. Кольцевая матрица 22 имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 24, снабженную выступающими в радиальном направлении внутрь и расположенными по окружности с интервалом друг от друга осевыми выступами 26 и, по меньшей мере, одним окружным выступом 28, которые своими вершинами соприкасаются с наружной поверхностью 30 наружного из двух трубчатых элементов 10, 12. За счет этого обеспечивается, в сущности, наличие кольцевого пространства 32 между внутренней цилиндрической поверхностью 24 матрицы 22 и наружной окружной поверхностью 30. При воздействии на трубчатые элементы 10, 12 электромагнитного усилия, создаваемого элементом 16 в виде электрической катушки, будет происходить деформация трубчатых элементов 10, 12 в плотно прижатом друг к другу состоянии с раздачей их в радиальном направлений наружу. Участки или части поверхности внутренней цилиндрической поверхности 24 матрицы, находящиеся в промежутках между направленными внутрь выступами 26, 28 и которые в исходном положений определяют собой кольцевое пространство 32 вокруг наружной поверхности 30 трубчатых элементов 10, 12, принимают выдавливаемый при деформации трубчатых элементов материал, обеспечивая тем самым образование направленных по радиусу внутрь осевых и окружных канавок 38, 40 одновременно в обоих трубчатых элементах 10, 12, которые по природе своей входят во взаимоблокированное зацепление друг с другом, образуя тем самым жесткое соединение между трубчатыми элементами в виде способного к передаче крутящего момента шарнира, оказывающего надежное противодействие возникающим вращающим и осевым скручивающим усилиям, как показано также на фиг.3.

В сущности, как показано в перспективном изображении на фиг.5 прилагаемых чертежах, по диаметру наложенных друг на друга частей трубчатых элементов внутри матрицы 22 в пределах зоны 20 происходит раздача их материала до соприкосновения с цилиндрической поверхностью 24 внутри накладываемой снаружи охватывающей матрицы 22, вследствие чего образуются расположенные по окружности с интервалом друг от друга осевые канавки 38 и, по меньшей мере, одна радиальная канавка 40, которые проходят в трубчатых элементах 10, 12 в радиальном направлении внутрь от раздавшихся их поверхностей.

Как показано на фиг.3, располагающаяся снаружи охватывающая матрица 22, которая выполняется из тяжелого или прочного металла либо из композитного или плотного пластического материала, может состоять из множества шарнирно соединенных друг с другом секций, что позволяет получить раскрываемую и замыкаемую матричную конструкцию, состоящую из двух, трех и даже из большего числа шарнирно соединенных друг с другом секций. В данном конкретном варианте осуществления изобретения, как показано на прилагаемых чертежах, по меньшей мере, две парные полукруглые половины 42, 44, которые шарнирно соединены друг с другом по одному своему краю 46 с помощью шарнирной конструкций 48 и которые имеют сочетающиеся друг с другом фланцевые конструкции 50, 52, расположенные на противоположных концах этих половин матрицы, включают в себя либо взаимно согласующиеся между собой отверстия 54, 56, облегчающие пропускание через них запорных болтов в замкнутом положении матрицы, либо любое другое соответствующее зажимное устройство, выполненное с возможностью присоединения его к матрице для запирания ее в своем замкнутом рабочем положении, показанном штрих-пунктирными линиями, в котором она охватывает трубчатые элементы 10,12, как показано на фиг.1 и 2 прилагаемых рисунков. После этого при возникновении электромагнитного усилия, создаваемого с помощью элемента 16 в виде электромагнитной катушки, вставляемой внутрь соединенных друг с другом трубчатых элементов 10, 12 в пределах зоны 20 охватывающей их матрицы 22, материал деформирующихся при этом трубчатых элементов с раздачей их наружу приходит в плотный контакт с внутренней поверхностью матрицы 22 и заполняет собой промежутки или площадка между радиально направленными внутрь выступами 26, 28 на поверхности 24 матрицы, благодаря чему происходит образование множества расположенных по окружности, с интервалом друг от друга, канавок 38, проходящих в осевом направлении, и, по меньшей мере, одной канавки 40, проходящей в радиальном направлении, которые возникают в совместно деформируемых трубчатых элементах 10, 12.

Хотя на прилагаемых чертежах и показана только одна кольцевая или радиальная канавка 40, расположенная приблизительно посредине по осевой длине продольных осевых канавок 38, возможно согласно идее изобретения дополнительно выполнение еще одной или нескольких таких радиальных канавок 40, размещенных с интервалом в осевом направлении в соответствующих местах в пределах зоны 20 на протяжении трубчатых элементов 10, 12, если такое решение может стать желательным в том или ином конкретном применении.

По завершении процесса раздачи материала или формовки расположенную снаружи охватывающую матрицу 22 раскрывают, откидывая половины 42, 44 матрицы одну от другой на шарнирной конструкции 48, чтобы обеспечить при этом возможность свободно вынуть оттуда готовый шарнир для передачи крутящего момента после его формовки и вставить туда новый комплект собранных вместе трубчатых элементов 10, 12, ввести внутрь них элемент 16 в виде катушки и повторить цикл, как это описывается выше, чтобы получить следующий шарнир, способный передавать крутящий момент.

В отношении варианта осуществления настоящего изобретения, представленного на фиг.4 прилагаемых чертежей, на котором аналогичные или одинаковые элементы обозначены теми же самыми позициями, что и на фиг.3, следует отметить, что в этом случае один край 60 внутренней цилиндрической поверхности 62 охватывающей матрицы 64 выполняется, по желанию, с направленным внутрь кольцевым фланцем или буртиком 66 меньшего диаметра, чтобы ограничить величину, на которую трубчатые элементы 10, 12 могут быть вставлены в нее в осевом направлении, в результате чего под воздействием электромагнитного усилия, создаваемого с помощью вставляемого внутрь элемента 16 в виде катушки, как и в предыдущем варианте осуществления изобретения, не только происходило бы образование осевых или продольных канавок и радиальной канавки, которые обеспечивают получение шарнира, способного передавать крутящий момент, но одновременно с ними образовывался бы кольцевой участок 68 меньшего диаметра, примыкающий к рифленой или лицевой концевой части 14 одного из трубчатых элементов 12, который выступал бы наружу из охватывающей фасонной матрицы 64.

Кроме того, как показано на примере данного конкретного варианта осуществления изобретения, вместо того чтобы иметь направленные по радиусу внутрь канавки 26, 28, выполненные на внутренней цилиндрической поверхности матрицы, как видно на фиг.3, которые обеспечивают образование направленных по радиусу внутрь осевых и радиальных канавок в трубчатых элементах 10, 12 шарнира, способного передавать крутящий момент, в варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 4, поверхность 62 располагающейся снаружи охватывающей матрицы 64 содержит или имеет механически обработанные углубления 70, расположенные в осевом направлении по окружности с интервалом друг от друга, и, по меньшей мере, одно радиальное углубление 72, вследствие чего под воздействием электромагнитного усилия, создаваемого с помощью элемента 16 в виде катушки, располагаемой внутри трубчатых элементов 10, 12, при сохранении базовых диаметров трубчатых элементов 10, 12 практически неизменными будет происходить деформация отдельных их частей с раздачей в радиальном направлении наружу и заполнением углублений 70, 72 на цилиндрической поверхности 62 располагающейся снаружи охватывающей матрицы 64, благодаря чему происходит одновременное образование осевых и радиальных выступов 76, 78 на обоих трубчатых элементах 10, 12, из которых получают шарнир, способный передавать крутящий момент. Как и в предыдущем варианте осуществления изобретения, количество образуемых выступов произвольно и выбирается в соответствии с особенностями каждого конкретного практического применения, на которое рассчитан способный к передаче крутящего момента шарнир, причем могут дополнительно предусматриваться еще один или несколько радиальных выступов, расположенных с интервалом друг от друга по длине осевых выступов в осевом направлении, в зависимости от имеющихся пожеланий.

Дополнительно к этому, хотя на фиг.4 прилагаемых чертежей показано, что углубления 70, 72, которые образованы на поверхности 62 матрицы, проходят в радиальном направлении наружу, они могут быть образованы и таким образом, чтобы проходить в радиальном направлении внутрь, для чего их выполняют в виде приподнятых участков поверхности или выступающих элементов, как показано на располагающейся снаружи охватывающей матрице 22, представленной на фиг.3 прилагаемых чертежей, благодаря чему происходит образование в трубчатых элементах соответствующих канавок, направленных по радиусу внутрь, а не выступов, которые выдаются в радиальном направлении наружу.

Как и в предыдущем варианте осуществления изобретения, в данном случае располагающаяся снаружи охватывающая матрица 64 аналогичным образом составляется, по меньшей мере, из двух половин 76, 78 матрицы или же из большего числа шарнирно соединенных друг с другом секций матрицы, которое определяется исходя из необходимости предотвратить застревание отформованной трубы в матрице, находящейся в замкнутом положении уже после того, как будет закончен процесс формовки материала, трубы и торцевой фасонной детали в этой матрице. Половины матрицы или же, если потребуется, имеющиеся в большем количестве отдельные секции матрицы выполняются с возможностью взаимного их соединения друг с другом с помощью соответствующего шарнира или шарнирной конструкций 80 с последующим скреплением их между собой посредством соответствующих болтов, пропускаемых через находящиеся на одной линий отверстия 86, 88, выполненные в сочетающихся фланцевых конструкциях 82, 84, расположенных на противолежащих концах половинок матрицы. В других вариантах исполнения, для удерживания половинок матрицы в запертом состоянии при замкнутом положении матрицы во время формовки шарнира, способного передавать крутящий момент, может использоваться соответствующее зажимное устройство любого типа.

Выше представлены были и подробно рассмотрены предпочтительные варианты осуществления изобретения, но должно быть, безусловно, понятно, что возможны различные изменения и дополнения, касающиеся формы или отдельных особенностей, но которые не выходят за пределы существа изобретения. Поэтому изобретение не предполагается ограничить только лишь той формой или отдельными особенностями, которые представлены здесь и подробно рассмотрены выше, или же в какой-то степени сузить объем изобретения по сравнению с тем, как он раскрыт здесь выше и определен помещенной ниже формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ изготовления шарнира, передающего крутящий момент и состоящего из двух трубчатых элементов, включающий размещение конца одного трубчатого элемента в конце другого трубчатого элемента с образованием зоны перекрытия вставленных друг в друга трубчатых элементов, заключение зоны перекрытия в охватывающую их кольцевую матрицу, имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность, обращенную к наружной поверхности зоны перекрытия, причем кольцевая матрица содержит множество сопряженных секций, шарнирно соединенных между собой для обеспечения возможности введения трубчатых элементов в матрицу и извлечения их оттуда при раскрытом положении секций матрицы, отличающийся тем, что внутренняя поверхность кольцевой матрицы имеет множество расположенных по окружности с интервалом друг от друга выступов, проходящих в осевом направлении, и по меньшей мере один радиальный выступ, проходящий вокруг внутренней поверхности, выступы направлены в радиальном направлении внутрь с возможностью соприкосновения с наружной окружной поверхностью трубчатых элементов при замыкании сопряженных секций матрицы и внутренняя поверхность матрицы определяет собой кольцевое пространство, заключенное между ней и наружной окружной поверхностью трубчатых элементов, а вовнутрь трубчатых элементов в зону перекрытия, находящуюся в пределах границ кольцевой матрицы, вводят электрическую катушку, которая подсоединена к источнику электрической энергии для сообщения электромагнитного усилия внутренней массе упомянутых трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия, создавая при этом деформирующее усилие, раздающее трубчатые элементы в радиальном направлении наружу в пределах зоны перекрытия для отпечатывания сетки выступов, имеющейся на внутренней поверхности матрицы, на трубчатые элементы с образованием на них соответствующей сетки осевых и радиальных канавок, после чего сопряженные между собой, шарнирно соединенные секции кольцевой матрицы раскрывают для извлечения шарнира.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что трубчатые элементы раздают в радиальном направлении в пределах зоны перекрытия до получения по своему наружному диаметру размера, соответствующего диаметру внутренней цилиндрической поверхности кольцевой матрицы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осевое перемещение трубчатых элементов при введении их в матрицу ограничивают с обеспечением формовки зоны с уменьшенным диаметром на трубчатых элементах, которая примыкает к канавкам, образующимся при раздаче трубчатых элементов в радиальном направлении под воздействием электромагнитного усилия с помощью направленного вовнутрь кольцевого буртика кольцевой матрицы, расположенного с одного края ее внутренней цилиндрической поверхности.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на трубчатых элементах по длине отформованных канавок образуют множество радиальных канавок, обеспечивая получение предварительной сетки канавок, оказывающих противодействие осевым и скручивающим нагрузкам, сообщаемым отформованному шарниру.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шарнир, передающий крутящий момент, получают из двух трубчатых элементов, по меньшей мере один из которых содержит торцевую фасонную деталь.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в трубчатые элементы вводят электромагнитную катушку с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру трубчатого элемента в пределах зоны перекрытия.

7. Способ изготовления шарнира, передающего крутящий момент и состоящего из двух трубчатых элементов, включающий размещение конца одного трубчатого элемента в конце другого трубчатого элемента с образованием зоны перекрытия вставленных друг в друга трубчатых элементов, заключение зоны перекрытия в охватывающую их кольцевую матрицу, имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность, обращенную к наружной поверхности зоны перекрытия, причем кольцевая матрица содержит множество сопряженных секций матрицы, шарнирно соединенных между собой для обеспечения возможности введения трубчатых элементов в матрицу и извлечения их оттуда при раскрытом положении секций матрицы, отличающийся тем, что внутренняя поверхность кольцевой матрицы имеет множество расположенных по окружности с интервалом друг от друга углублений, проходящих в осевом направлении, и по меньшей мере одно радиальное углубление, проходящее вокруг внутренней поверхности с обеспечением соприкосновения внутренней поверхности матрицы с наружной поверхностью трубчатых элементов, а внутрь трубчатых элементов в зону перекрытия, находящуюся в пределах границ кольцевой матрицы, вводят электрическую катушку, которая подсоединена к источнику электрической энергии для сообщения электромагнитного усилия внутренней массе упомянутых трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия, создавая при этом деформирующее усилие, раздающее трубчатые элементы в радиальном направлении наружу в пределах зоны перекрытия для отпечатывания сетки углублений, имеющейся на внутренней поверхности матрицы, на упомянутых трубчатых элементах с образованием на них соответствующей сетки осевых и радиальных выступов, выдавленных наружу, после чего сопряженные между собой шарнирно соединенные секции кольцевой матрицы раскрывают для извлечения шарнира.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что трубчатые элементы раздают в радиальном направлении в пределах зоны перекрытия до получения по своему наружному диаметру размера, соответствующего диаметру внутренней цилиндрической поверхности кольцевой матрицы.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что осевое перемещение трубчатых элементов при введении их в матрицу ограничивают с обеспечением формовки зоны с уменьшенным диаметром на трубчатых элементах, которая примыкает к канавкам, образующимся при раздаче трубчатых элементов в радиальном направлении под воздействием электромагнитного усилия с помощью направленного вовнутрь кольцевого буртика кольцевой матрицы, расположенного с одного края ее внутренней цилиндрической поверхности.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что на трубчатых элементах по длине отформованных канавок образуют множество радиальных канавок, обеспечивая получение предварительной сетки канавок, оказывающих противодействие осевым и скручивающим нагрузкам, сообщаемых отформованному шарниру.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что шарнир, передающий крутящий момент, получают из двух трубчатых элементов, по меньшей мере один из которых содержит торцевую фасонную деталь.

12. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в трубчатые элементы вводят электромагнитную катушку с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру трубчатого элемента в пределах зоны перекрытия.

13. Матричная конструкция для изготовления шарнира, передающего крутящий момент и состоящего из двух трубчатых элементов, конец одного из которых размещен в конце другого с возможностью образования зоны перекрытия, содержащая матрицу, охватывающую зону перекрытия трубчатых элементов, выполненную в виде сопряженных секций, образующих кольцо, шарнирно соединенных между собой, с возможностью введения трубчатых элементов в матрицу и извлечения их оттуда при раскрытом положении секций матрицы, кольцевая матрица имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, обращенную к наружной поверхности зоны перекрытия, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность кольцевой матрицы имеет множество расположенных по окружности с интервалом друг от друга выступов, проходящих в осевом направлении, и по меньшей мере один радиальный выступ, проходящий вокруг внутренней поверхности, выступы направлены в радиальном направлении внутрь с возможностью соприкосновения с наружной окружной поверхностью трубчатых элементов при замкнутом положении сопряженных секций матрицы, при этом внутренняя поверхность матрицы и наружная поверхность трубчатых элементов образуют кольцевое пространство, внутри трубчатых элементов в зоне перекрытия, расположенной в пределах границ кольцевой матрицы, размещена электрическая катушка, соединенная с источником электрической энергии для сообщения электромагнитного усилия внутренней массе трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия для создания при этом деформирующего усилия, раздающего трубчатые элементы в радиальном направлении наружу в пределах зоны перекрытия с отпечатыванием сетки выступов, имеющейся на внутренней поверхности матрицы, на трубчатые элементы с образованием на них соответствующей сетки осевых и радиальных канавок.

14. Матричная конструкция по п. 13, отличающаяся тем, что содержит кольцевую матрицу, внутренний диаметр цилиндрической поверхности которой соответствует получаемому наружному диаметру раздающихся в радиальном направлении трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия.

15. Матричная конструкция по п. 13, отличающаяся тем, что кольцевая матрица включает в себя направленный вовнутрь буртик, расположенный с одного края ее внутренней цилиндрической поверхности, причем упомянутый буртик выполнен с возможностью ограничения осевого перемещения трубчатых элементов при введении их в матрицу с обеспечением формовки зоны с уменьшенным диаметром на трубчатых элементах, которая примыкает к канавкам, образующимся на них при раздаче трубчатых элементов в радиальном направлении под воздействием упомянутого электромагнитного усилия.

16. Матричная конструкция по п. 13, отличающийся тем, что выполнена с возможностью образования на трубчатых элементах по длине отформованных осевых канавок множества радиальных канавок, обеспечивая получение предварительно заданной сетки канавок, оказывающих противодействие осевым и скручивающим нагрузкам, сообщаемых отформованному шарниру.

17. Матричная конструкция по п. 13, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью обработки трубчатых элементов, содержащих торцевую фасонную деталь, предназначенную для шарнира.

18. Матричная конструкция по п. 13, отличающаяся тем, что электромагнитная катушка, выполненная с возможностью введения ее в трубчатые элементы, имеет наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру трубчатого элемента в пределах зоны перекрытия.

19. Матричная конструкция для изготовления шарнира, передающего крутящий момент и состоящего из двух трубчатых элементов, конец одного из которых размещен в конце другого с возможностью образования зоны перекрытия, содержащая матрицу, охватывающую зону перекрытия трубчатых элементов, выполненную в виде сопряженных секций, образующих кольцо, шарнирно соединенных между собой, с возможностью введения трубчатых элементов в матрицу и извлечения их оттуда при раскрытом положении секций матрицы, кольцевая матрица имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, обращенную к наружной поверхности зоны перекрытия, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность кольцевой матрицы имеет множество расположенных по окружности с интервалом друг от друга углублений, проходящих в осевом направлении, и по меньшей мере одно радиальное углубление, проходящее вокруг внутренней поверхности с обеспечением соприкосновения внутренней поверхности матрицы с наружной окружной поверхностью трубчатых элементов при замкнутом положении сопряженных секций матрицы, матричная конструкция имеет электрическую катушку, которая подсоединена к источнику электрической энергии, размещенную внутри трубчатых элементов в зоне перекрытия, находящейся в пределах границ кольцевой матрицы, для сообщения электромагнитного усилия внутренней массе трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия для создания при этом деформирующего усилия, раздающего трубчатые элементы в радиальном направлении наружу в пределах зоны перекрытия, с отпечатыванием сетки углублений, имеющейся на внутренней поверхности матрицы, на трубчатых элементах с образованием на них соответствующей сетки осевых и радиальных канавок, выдавленных наружу.

20. Матричная конструкция по п. 19, отличающаяся тем, что содержит кольцевую матрицу, внутренний диаметр цилиндрической поверхности которой соответствует получаемому наружному диаметру раздающихся в радиальном направлении трубчатых элементов в пределах зоны перекрытия.

21. Матричная конструкция по п. 19, отличающаяся тем, что кольцевая матрица включает в себя направленный вовнутрь кольцевой буртик, расположенный с одного края ее внутренней цилиндрической поверхности, причем упомянутый буртик выполнен с возможностью ограничения осевого перемещения трубчатых элементов при введении их в матрицу с обеспечением формовки зоны с уменьшенным диаметром на трубчатых элементах, которая примыкает к канавкам, образующимся на них при раздаче трубчатых элементов в радиальном направлении под воздействием упомянутого электромагнитного усилия.

22. Матричная конструкция по п. 19, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью образования на трубчатых элементах по длине отформованных осевых канавок множества радиальных канавок, обеспечивая получение предварительно заданной сетки канавок, оказывающих противодействие осевым и скручивающим нагрузкам, сообщаемых отформованному шарниру.

23. Матричная конструкция по п. 19, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью обработки трубчатых элементов, содержащих торцевую фасонную деталь, предназначенную для шарнира.

24. Матричная конструкция по п. 19, отличающаяся тем, что электромагнитная катушка, выполненная с возможностью введения ее в трубчатые элементы, имеет наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру трубчатого элемента в пределах зоны перекрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4