DE69700495T2 - VERFAHREN UND MATRIZE ZUR HERSTELLUNG VON BAUTEILEN MIT TORSIONSROHREN, DIE SPIRALFöRMIGE NUTEN AUFWEISEN - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Ausbildung von Rohrelementen in der Art eines Drehkraft-Rohres, die als Drehkraft-Verbindungen für die Antriebswellen oder Lenkverbindungen von Fahrzeugen oder in Verbindung mit Gelenkverbindungen für Flugzeug- oder Schiffssysteme oder für andere verschiedene militärische oder nicht militärische, kommerzielle Anwendungen verwendet werden können, bei denen es beabsichtigt ist, auf Torsions- und axiale Belastungen zu reagieren, die gewöhnlicherweise in Drehkraft-Verbindungen, in Gelenkverbindungen, Antriebswellen und ähnlichem angetroffen werden. Insbesondere wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, die in Form einer neuen Prägestempel-Anordnung zum elektromagnetischen Ausbilden von spiralförmig ausgerichteten Nuten in Rohrelementen und damit versehenen End-Paßstücken vorliegt, insbesondere von der Art, die dafür angepaßt sind, auf intensive Torsions- und Axialbelastung zu reagieren, die bei Drehkraft-Verbindungen und ähnlichem angetroffen werden, und die dafür gestaltet ist, daß sie Belastungskonzentrationen merkbar reduziert oder sogar im wesentlichen ausschaltet, so daß die Zeitschwingfestigkeit verbessert wird, und im Ergebnis die Wartungsdauer oder die Dauerhaftigkeit der Drehkraft-Rohranordnung verlängert wird.
• Im wesentlichen ist es ein bekanntes und gängiges Verfahren bei industriellen Anwendungen, Rohren und Verbindungs- Endpaßstücken, die bei der Herstellung von Drehkraft- Verbindungen oder Drehkraft-Rohranordnungen verwendet werden sollen, die für Antriebswellen und ähnliches verwendet werden, um auf Torsions- und Axialbelastungen, die bei Antriebswellen auftreten, reagieren zu können, Nuten auszubilden. Bislang wurden derartige Nuten im allgemeinen durch spanende Bearbeitung der Rohrelemente auf arbeitsintensive und sehr zeitaufwendige Art und Weise hergestellt, wodurch das gesamte Verfahren ihrer Herstellung teuer und nicht besonders wirtschaftlich wurde.
• Gemäß einer jüngeren Technologie, die bei der Herstellung sogenannter winkeltreuer Drehkraft-Rohrverbindungen verwendet wird, bei denen Nuten sowohl in Längs- als auch in Umfangsrichtung eingesetzt werden, um eine Drehkraft- Verbindung von verriegelnd winkeltreuen Rohrelementen zu schaffen, wurden die End-Paßstücke und die Rohrbereiche, die daran oder darin angeordnet sind, üblicherweise dadurch verbunden, daß im wesentlichen gleichzeitig Drehkraft- Reaktionsnuten über ein intern geformtes Prägestempel-Element oder einen Dorn derart ausgebildet wurden, daß die Notwendigkeit für eine spanende Bearbeitung der Nuten an den End-Paßstücken ausgeschaltet wurde.
• Beispielsweise ist ein Verfahren zur Herstellung einer Drehkraft-Verbindung, bei der Längs- oder Axialnuten verwendet werden, und ferner für sich in Umfangsrichtung oder sich radial erstreckende Nuten gesorgt wird, in der US-A-4,513,488 zu finden, bei der die Übertragung von Kräften oder Belastungen sowohl in der Längs- als auch in der Umfangsrichtung durch das Dazwischenschalten von dünnwandigen und im Ergebnis leichtgewichtigen rohrförmigen Drehkraftrohren ermöglicht wird. In diesem Fall werden ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr überlappt, ein Dorn, der Längs- und Umfangsnuten oder -rippen aufweist, wird darin eingeführt, und eine äußerlich aufgebrachte und radial nach innen gerichtete Verformungskraft drückt die Rohrelemente in die Nuten oder zwischen die Rippen in dem Dorn, wobei nachfolgend der Dorn oder wenigstens der eingeführte Abschnitt des Dorns herausgezogen wird, so daß für die dadurch ausgebildete Drehkraft-Rohrverbindung gesorgt wird.
• In der US-A-4,523,872 ist ein Drehkraft-Rohr offenbart, bei dem Endelemente verwendet werden, die mittels eines Rohrelements miteinander verbunden werden, wobei die Endelemente mit einer "männlichen" Verlängerung mit radial beabstandeten, sich axial erstreckenden Nuten versehen sind, wobei die Anzahl der Nuten, der Außendurchmesser eines jeden Endelements, die Nutenbreite und die Nutenlänge in bestimmten Proportionen und Verhältnissen liegt. Die Enden des Rohrelements werden über dem männlichen Endelement mit der Verlängerung und den Rohrwänden, die mit dem Endelement und den Nuten in Übereinstimmung gebracht wurden, durch die äußerliche Aufbringung von elektromagnetischer Energie derart angeordnet, daß bewirkt wird, daß die Rohrwände ausgenommen sind oder radial nach innen in die Nuten gedrückt werden.
• Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen, welche die Ausbildung von Nuten in Rohrelementen entweder auf mechanische oder elektromagnetische Art und Weise beschreiben, insbesondere wie z. B. für die Ausbildung von Drehkraft-Verbindungen und ähnlichem, die für verschiedene physikalische und mechanische Anwendungen verwendbar sind, sind in der US-A-4,397,171; US-A-4,598,451; US-A-3,810,372; US-A-4,125,000; US-A-2,233,471; US-A-1,329,479; und US-A-1,291,388 offenbart.
• Jedes dieser genannten Patente offenbart, obwohl die Ausbildung von Nuten in Rohrelementen, wie z. B. für die Ausbildung von Drehkraft-Verbindungen für Antriebswellen, Flugzeug-Steuerungsverbindungen und ähnlichem, offenbart werden, entweder mechanische Vorrichtungen zum Zusammendrücken des Rohrmaterials und/oder elektromagnetische krafterzeugende Vorrichtungen, die normalerweise äußerlich derart aufgebracht werden, daß Längs- und Umfangsnüten erzeugt werden, oder Vorrichtungen, die interne elektromagnetische Kräfte in Zusammenwirkung mit äußeren Prägestempeln derart erzeugen, daß sich längserstreckende Nuten in den Rohrelementen erzeugt werden.
• In jüngster Zeit wurden Drehkraft-Rohrverbindungen der oben beschriebenen Art, welche sowohl Längs- als auch Umfangsnuten aufweisen, durch die Aufbringung von elektromagnetischen Kräften ausgebildet, die durch interne Spulen und mit einer äußeren Prägestempel-Anordnung erzeugt wurden, die entweder radial nach innen angehobene Rippen oder nutenartige Ausnehmungen in den Bohrungen derselben aufweisen, welche das Rohr umschließen, so daß die Ausdehnung der übereinandergelegten Rohrelemente innerhalb der Bohrung erleichtert wurde, so daß darin winkeltreue Längs- und Umfangsnuten erzeugt werden. Obwohl die sich nach außen ausdehnende Verformung mehr als die radial nach innen gerichtete Zusammendrückkraft, die auf das Rohrelement- Material aufgebracht wird, die Ausbildung von winkeltreuen Drehkraft-Rohrverbindungen ermöglicht, welche die Reaktion auf die Aufbringung von größeren Kräften auf die Drehkraft- Rohrverbindungen erleichtert, unterliegt die Ausbildung von sich axial und radial erstreckenden Nuten in den Drehkraft- Verbindungen physikalischen Beschränkungen. Somit neigt bei gängigen Gestaltungen, wenn eine Antriebswelle oder eine Drehkraft-Rohrverbindung (im Betrieb) höchstbelastet wird, das Material desselben üblicherweise dazu, auf eine aufgebrachte Drehkraft in im allgemeinen einer spiralförmigen Richtung zu reagieren. Somit erreicht, wie durch Testreihen der Konstruktion demonstriert werden kann, wenn ein Rohrelement statisch mit Torsion belastet wird, das Material einen Punkt, an dem das Rohrelement durch Torsionsknicken oder durch das Abscheren des Metalls oder durch ein Versagen aufgrund von Zugbelastung des Rohrmaterials versagen kann. Derartige Rohre zeigen im allgemeinen eine Verformung, die ein spiralförmiges Erscheinungsbild annimmt, und die von ähnlicher Art ist, wenn ein Drehkraft-Rohr mit herkömmlicher Gestalt belastet wird; im Ergebnis wird das Vorhandensein von sich axial und radial erstreckenden Nuten auf Ermüdung durch eine wiederholte Anwendung von Drehkraftbelastungen in abwechselnd entgegengesetzten Richtungen getestet, und das Rohr wird üblicherweise am Beginn oder am Ende der axial ausgerichteten Nuten versagen. Der Grund für dieses Versagen kann darin gefunden werden, daß die Nut, die axial ausgerichtet ist, und das Material des Rohrs eine Tendenz aufweisen, sich in einem Spiralmuster auszurichten, um auf die darauf aufgebrachte Torsionsbelastung zu reagieren, und daß der Übergang zwischen dem Ende der axialen Nut und dem Rohrmaterial selbst eine Belastungskonzentration erzeugt, welche ein schwaches Verbindungsstück in der Drehkraft- Rohranordnung bildet, wodurch die Zeitschwingfestigkeit und folglich die nutzbare Lebensdauer verringert werden.
• Um das genannte Problem zu verbessern, oder sogar ganz zu vermeiden, ist es aus der US-A-3,792,603, welche die Kombination von Merkmalen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 8 offenbart, bekannt, die Nuten in den Rohrelementen in einer spiralförmigen Ausrichtung auszubilden, wobei die Nut im wesentlichen in einem optimierten Muster angeordnet sind, so daß effizient auf jegliche Kräfte reagiert werden kann, die auf das Drehkraft- Rohr aufgebracht werden, und es im Ergebnis möglich ist, jede nachteilige Belastungskonzentration auszuschalten oder zu verringern, so daß verbesserte Eigenschaften erhalten werden können.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, das die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
• Um die winkeltreue Drehkraft-Verbindung in beiden oder entgegengesetzten Richtungen der Aufbringung von Drehkraftbelastungen mit guten Eigenschaften und einer guten Festigkeit im Hinblick auf die Reaktion auf Drehkraft oder Belastung zu versehen, wird eine Prägestempel-Anordnung mit äußeren Fingern geschaffen, die mehrere spiralförmig gekrümmte Finger aufweist, die dafür angepaßt sind, um die Außenfläche der übereinandergelegten Rohrelemente angeordnet zu werden, wobei die Ausrichtung oder die Drehung der spiralförmigen Finger entgegengesetzt zu der Ausrichtung oder Drehung der spiralförmigen Rippen in der Bohrung des äußeren Prägestempels ist. Um eine Verformung eines zusammengesetzten Musters von spiralförmigen Nuten, die in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind, derart zu ermöglichen, daß im wesentlichen ein sogenanntes "Karo"- oder gitterartiges Muster von spiralförmigen Nuten in den in Übereinstimmung gebrachten rohrförmigen Elementen der Drehkraft-Verbindung erzeugt wird, sind in Umfangsrichtung beabstandete Schlitze oder Nuten in die radial nach innen angehobenen Rippen in der Prägestempel-Bohrung eingeschnitten, die in einer Anzahl vorliegen, die zu der Anzahl von Spiralfingern des äußeren Prägestempel-Elements mit den Fingern identisch ist, das an dem Umfang der Rohrelemente angeordnet ist. Dies ermöglicht für die Spiralfinger, daß sie derart angeordnet werden, daß sie sich in einer Position innerhalb der Rippen der Prägestempel-Bohrung erstrecken und ihre Stellen derart annehmen, daß sie sich durch die Schlitze oder Nuten erstrecken, die in den Rippen vorgesehen sind, und daß nach der Anwendung einer elektromagnetischen Kraft mittels einer internen elektromagnetischen Spule, die in den Rohrelementen innerhalb des Bereichs des äußeren Prägestempels und des Prägestempels mit den Fingern vorhanden ist, eine radiale Ausdehnung der Rohrelemente derart erzeugt wird, daß sich diese nach außen in die Räume der Prägestempel-Bohrung erstrecken, die zwischen den Spiralfingern und den damit in Eingriff gebrachten Spiralrippen vorliegen, die sich von der Prägestempel-Bohrung radial nach innen erstrecken.
• Nach der Vollendung der elektromagnetischen Ausdehnung, um die winkeltreue Drehkraft-Verbindung mit dem genannten Muster, d. h. der "karo"-förmigen oder gitterartigen Reihe von darin ausgebildeten Spiralnuten zu erzeugen, ist es, um die ausgebildete Drehkraft-Rohranordnung von dem äußeren Prägestempel und dem Prägestempel mit den Spiralfingern zu entnehmen, lediglich erforderlich, eine Drehung auf den äußeren Prägestempel mit den Fingern in einer spiralförmigen Bewegung bezüglich des äußeren Prägestempels derart aufzubringen, daß für eine axiale Versetzung ähnlich zu dem Ausschrauben eines schraubenartigen Befestigungselements von einer passenden Gewindeöffnung gesorgt wird. Nachdem der Finger-Prägestempel von dem Eingriff mit den Spiralrippen in der Bohrung des äußeren Prägestempels entfernt wurde, kann die ausgebildete Drehkraft-Rohrverbindung dann leicht von dem äußeren Prägestempel entfernt oder abgenommen werden, indem auf diese lediglich eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht wird, wodurch sämtliche der Komponenten vollständig auseinandergenommen werden, und wobei das Drehkraft-Rohr das sogenannte "karo"-förmige oder gitterartige Muster von winkeltreuen Spiralnuten darin ausgebildet aufweist.
• Die Verwendung einer internen Spule zur Erzeugung der elektromagnetischen Kräfte zum Ausdehnen der übereinandergelegten röhrenförmigen Drehkraft-Rohrelemente und nicht einer externen Spule und eines internen Formdornes bewirkt ferner, daß die Spule stabiler ist, so daß sie nicht dazu neigt, sich bei der wiederholten Verwendung zu verschlechtern, wie dies im allgemeinen bei externen Spulen der Fall ist.
• Wie vorangehend erwähnt, ermöglicht die Ausbildung der winkelkonformen Drehkraft-Verbindungen der beschriebenen Art unter Verwendung der Spiralnuten mittels der erfindungsgemäßen Ausbildungsmethode und die zusammengesetzte Prägestempel-Anordnung, die aus einem äußeren Prägestempel und ferner aus dem Prägestempel-Element mit Spiralfingern besteht, die zusammenwirken, um das "karo"-förmige oder gitterartige Muster von entgegengesetzt ausgerichteten, sich schneidenden Spiralnuten in der Drehkraft-Verbindung auszubilden, die Verwendung von Drehkraft-Verbindungen für einen breiten Bereich verschiedener physikalischer Anwendungen, sowohl militärisch als auch kommerziell; beispielsweise in mechanischen Systemen, in denen es erwünscht ist, Antriebskräfte oder Belastungen zu übertragen, wie z. B. bei Antriebszug-Verbindungen in Automobilen oder in Lenkanordnungen, in Flugzeug-Steuerungen, sowie für die Antriebswellen von Automobilen und verschiedenen See- Antriebsvorrichtungen. Die Drehkraft-Verbindungen können ferner für die Übertragung von Belastungen in Konstruktionen verwendet werden, die in Mechanismen zum Anordnen und Steuern von Luftströmungsflächen von Flugzeugen und ähnlichem und in zahlreichen Anwendungen verwendet werden, insbesondere bei denen es erwünscht ist, eine Torsionsbelastung der Drehkraft- Verbindungen in entgegengesetzten Drehrichtungen mit hoher Wiederholungsfrequenz aufzubringen.
• Demzufolge ist es ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ausbildung einer winkeltreuen Drehkraft-Verbindung zu schaffen, bei der ein Muster oder eine Reihe von Spiralnuten verwendet wird, die in einer in vorbestimmter Art und Weise zueinander beabstandeten Beziehung zueinander sind. Darüber hinaus beabsichtigt das Verfahren auch die Ausbildung von Spiralnuten in einer winkeltreuen Drehkraft-Verbindung, bei der die Nuten in entgegengesetzte Richtungen derart ausgerichtet sind, daß im wesentlichen ein "karo"-förmiges oder gitterartiges Nutmuster oder -reihen erzeugt werden.
• Um das vorangehend beschriebene Verfahren für die Ausbildung einer winkeltreuen Drehkraft-Verbindung mit den Spiralnuten zu ermöglichen, beabsichtigt die Erfindung ferner das Vorsehen einer Prägestempel-Anordnung, wie sie in Anspruch 8 beschrieben ist.
• Um zu ermöglichen, daß die Drehkraft-Verbindung für die Reaktion auf rückwärtsgerichtete Drehkraftbelastungen, die darauf aufgebracht werden, verwendet wird, ist ein zweites Muster von Spiralnuten in dem Bereich vorgesehen, der ein erstes Muster von Spiralnuten aufweist, die jedoch in einer entgegengesetzten Richtung bezüglich dieser ausgerichtet sind, so daß im wesentlichen ein "karo"-förmiges oder gitterartiges Spiralnuten-Muster ausgebildet wird, wodurch die Drehkraft-Verbindung dafür angepaßt wird, auf Axialkräfte und Torsionskräfte zu reagieren, die in entgegengesetzten Drehrichtungen aufgebracht werden, wobei gleichzeitig die Erzeugung von Belastungskonzentrationen in der Drehkraft- Verbindung vermieden wird.
• Um das sogenannte "Karo"-Muster von entgegengesetzt ausgerichteten Spiralnuten zu erzeugen, sind Ausschnitte, Schlitze oder Nuten in in Umfangsrichtung beabstandeter Beziehung in den sich radial nach innen erstreckenden angehobenen Rippen der Prägestempel-Bohrung ausgebildet, so daß ein weiteres Prägestempel-Element, das den Außenumfang der übereinandergelegten Rohrelemente umfaßt, das mit Spiralfinger-Elementen versehen ist, die spiralförmig entgegengesetzt zu der Spiralrichtung in der Prägestempel- Bohrung ausgerichtet sind, ermöglicht, daß die letzteren durch die Ausschnitte oder Schlitze in den angehobenen Rippen um den Umfang der Rohrelemente, die dafür angepaßt sind, die Drehkraft-Verbindung auszubilden, in der Art eines Gewindes eingedreht werden. Somit bilden das Muster oder die Reihe von angehobenen Rippen in der äußeren Prägestempel-Bohrung und die damit in Eingriff gebrachten Spiralfinger des äußeren Finger-Prägestempel-Elements, das die Rohrelemente umschließt, miteinander ein Muster, das nach der Aufbringung einer elektromagnetischen Kraft auf die Rohrelemente mittels einer internen Spule die Räume dazwischen veranlaßt, mit dem Material der ausgedehnten Rohrelemente gefüllt zu werden, und auf die übereinandergelegten Rohrelemente ein Muster oder eine Reihe von entgegengesetzt ausgerichteten sich radial nach innen erstreckenden Spiralnuten einzudrücken oder auszubilden, so daß auf diese Weise die Drehkraft-Verbindung erzeugt wird.
• Die Spiralnuten sorgen somit für ein Muster in der Drehkraft- Verbindung, das sowohl auf Axial- als auch auf Torsionskräfte reagiert, die auf die Rohrelemente der auf diese Weise ausgebildeten Drehkraft-Verbindung aufgebracht werden, und das im wesentlichen oder möglicherweise sogar vollständig übermäßige Belastungen und Belastungskonzentrationen in den Nutenabschnitten der Drehkraft-Verbindungen ausschaltet. Demzufolge schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ausbilden von Spiralnuten in einer winkeltreuen Drehkraft-Rohrverbindung durch die Aufbringung einer internen elektromagnetischen Kraft, welche die übereinandergelegten Rohrelemente um Spiralrippen ausdehnt, die in einer internen Bohrungsfläche einer äußeren Prägestempel-Anordnung ausgebildet sind.
• Es kann nun auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist. Es zeigen:
• Fig. 1 eine im allgemeinen schematische Längs- Perspektivansicht eines übereinandergelegten Rohrelements und eines End-Paßstücks mit einem Spiralnuten-Muster, das darin durch die Zwischenschaltung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prägestempel-Anordnung ausgebildet ist;
• Fig. 2 im allgemeinen schematisch eine perspektivische Explosionsansicht der Drehkraft-Verbindung mit einem "karo"-förmigen Muster von entgegengesetzt ausgerichteten Spiralnuten, die darin ausgebildet sind, und mit dem äußeren Prägestempel-Element und einem damit zusammenwirkenden Prägestempel-Element mit äußeren Fingern, das in der Stellung gezeigt ist, in der es von dem äußeren Prägestempel-Element entfernt wurde; und
• Fig. 3 im allgemeinen schematisch die Prägestempel- Anordnung zur Darstellung des Prägestempels in einer Position um den Bereich der Ausbildung der Drehkraft-Verbindung, und wobei das entfernbare Prägestempel-Element mit den Fingern derart gezeigt ist, daß es für die Einführung dorthinein angepaßt ist.
• Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, ist in einer perspektivischen Ansicht ein Paar von Rohrelementen 10, 12 dargestellt, die jeweils vorzugsweise aus Aluminium oder einem anderen Leichtmetall bestehen, um dazu in der Lage zu sein, eine leichtgewichtige Drehkraft-Verbindung auszubilden, von der das erste der Rohrelemente 10 das zweite Rohrelement 12 darin mit einem Eingriff, der gleitend und dicht passend ausgeführt ist, aufweist, oder alternativ so gestaltet ist, daß es sich über dieses erstrecken kann. Das zweite Rohrelement 12 ist derart dargestellt, daß es ein mit Keilnuten versehenes Ende 14 aufweist, so daß eine passende oder belastungsübertragende Verbindung mit einer geeigneten Antriebsanordnung oder einer ähnlichen Struktur (die nicht gezeigt ist) geschaffen werden kann.
• Jedoch kann das zweite Rohrelement 12 anstelle des Endes 14 mit Keilnuten ein End-Paßstück aufweisen, das eine (nicht gezeigte) hakenartige oder gabelförmige Gestalt zur Ausbildung einer Verbindung oder einer Gelenkverbindung, wie z. B. für das Steuerungssystem eines Automobils oder eines Verbindungssystems eines Flugzeuges zur Steuerung der Luftschicht-Strömungsflächen und ähnlichem, aufweist, obwohl auch zahlreiche andere physikalische Anwendungen denkbar sind; beispielsweise für Schiffsantriebssysteme und verschiedene militärische oder industrielle Anwendungsfälle, welche die vorliegende Erfindung in zahlreichen industriellen Anwendungsfällen anwenden können, bei denen die Verwendung von Drehkraft-Verbindungen erforderlich ist.
• Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist, um die Drehkraft- Verbindung auszubilden, ein Satz von in Umfangsrichtung beabstandeten Nuten 16, 18 sich radial nach innen erstreckend in den Rohrelementen 10, 12 in einem entgegengesetzt ausgerichteten Spiralmuster vorgesehen, so daß mittels der erfindungsgemäßen Prägestempel-Anordnung im wesentlichen ein "karo"-förmiges oder gitterartiges Nutmuster in dem Überlappungsbereich 20 der Rohrelemente ausgebildet wird, wie im einzelnen nachfolgend beschrieben ist.
• Das Nutmuster, das aus den entgegengesetzt ausgerichteten winkeltreu ausgebildeten Spiralnuten 16, 18 besteht, die innerhalb des Bereichs 20 um den Umfang der übereinandergelegten Rohrelemente 10, 12 in Umfangsrichtung beabstandet sind, kann zueinander eine beliebige Winkelbeziehung aufweisen, die über einen breiten Bereich variieren kann und nicht auf einen bestimmten Winkel beschränkt ist, der bezüglich der Längs-Mittelachse 22 der Drehkraft-Verbindung vorliegt. Der Winkel der Spiralnuten bezüglich einander und zu der Längs-Mittelachse 22 der Drehkraft-Verbindung kann durch die metallurgischen Charakteristika oder Eigenschaften der für die Rohrelemente 10, 12 verwendeten Materialien und der Axial- und Torsionskräfte bestimmt werden, von denen erwartet wird, daß sie auf die Drehkraft-Verbindung aufgebracht werden. Darüber hinaus ist die gewählte Länge der winkeltreuen Nuten, im · Ergebnis auch die axiale Länge der Drehkraft-Verbindung, die innerhalb des Bereichs 20 der Verformung angeordnet ist, im wesentlichen ebenso von den metallurgischen Charakteristika oder Eigenschaften der verwendeten Materialien abhängig und ebenso von den Kräften, von denen erwartet wird, daß sie auf die Drehkraft-Rohranordnung oder die -Verbindung aufgebracht werden.
• Wie insbesondere die Fig. 2 und 3 zeigen, weist die Prägestempel-Anordnung 30 zur Ausbildung der winkeltreuen Drehkraft-Verbihdung gemäß Fig. 1 einen ersten äußeren oder ringförmigen Prägestempel 32 mit einer inneren Bohrung 34 auf, wobei der äußere Prägestempel 32 entweder aus einem geeigneten metallenen Material, einem dichten Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, wie erwünscht, ausgebildet sein kann. Die innere Bohrung 34 des äußeren Prägestempels weist mehrere in Umfangsrichtung beabstandete angehobene oder sich radial nach innen vorstehend erstreckende Spiralrippen 36 auf, die sich über im wesentlichen die Breite des Prägestempels 32 erstrecken, die mit dem Bereich 20 der Prägestempel- Anordnung, die in Fig. 1 gezeigt ist, übereinstimmt, wobei die sich radial nach innen erstreckende Höhe einer jeden der Spiralrippen 36 die Tiefe der winkelkonformen Spiralnuten bestimmt, die in den Rohrelementen 10, 12 auszubilden sind. Der Außendurchmesser der Rohrelemente 10, 12 innerhalb des Bereichs 20, im wesentlichen der äußerste Durchmesser derselben vor dem Ausbilden der Nuten, ist im wesentlichen identisch zu dem Innendurchmesser innerhalb der Prägestempel- Bohrung, wie er durch die radial nach innen angeordneten Spitzen der Spiralrippen 36 definiert wird.
• In jeder der Rippen 36 sind an vorbestimmten axialen und Umfangs-Beabstandungen derselben Einschnitte oder Schlitze 40 ausgebildet, um zu ermöglichen, daß eine bewegliche Prägestempel-Anordnung 42 mit Fingern, die aus einem Ring 44 mit axial vorstehenden und in Umfangsrichtung beabstandeten Fingern 46 besteht, von denen sich ein jeder in einer spiralförmigen Gestalt erstreckt, die in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen der Spiralrippen 36 in der Prägestempel-Bohrung 34 ausgerichtet ist, an den Rohrelementen 10, 12 angeordnet wird, und dafür angepaßt wird, daß sie in die Prägestempel-Bohrung 34 derart gedreht oder eingeschraubt wird, daß veranlaßt wird, daß die jeweiligen Finger 46 jeweils mit einem jeden der Schlitze 40, wenn die Rippen 36 eingeschnitten sind, in Eingriff kommen, wodurch ein im wesentlichen "karo"-förmiges Rippenmuster des Prägestempels ausgebildet wird. Der Innendurchmesser des Rings 44, im Ergebnis der Innendurchmesser, der durch die mehreren Spiralfinger 46 definiert wird, umschließt den Außenumfang des äußeren Rohrelements 12 (oder 10), das eingeführt und dann in die Bohrung 34 des äußeren Prägestempels 32 eingedreht oder geschraubt werden soll, wodurch bei der vollständig zusammengesetzten Stellung der Prägestempel-Anordnung 30 die Finger 46 der Finger- Prägestempel-Anordnung 42 mit den Rippen 36 in der Bohrung 34 in Eingriff gebracht sind, und den gleichen Innendurchmesser damit um die Rohrelemente 10, 12 definieren.
• Ein mit Energie versorgbares Spulenelement 50, das dafür angepaßt ist, eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, ist in die Rohrelemente 10, 12 einführbar, wenn die letzteren in die Prägestempel-Anordnung 30 derart eingeführt sind, daß sie an Ort und Stelle innerhalb des Bereichs 20 des äußeren Prägestempels 32 und der Spiralfinger 46 angeordnet sind. Nach der Aufbringung einer internen elektromagnetischen Kraft mittels des Spulenelements bewirkt dies dann für die übereinandergelegten Bereiche der Rohrelemente 10, 12, daß diese innerhalb des Bereichs 20 ausgedehnt oder radial nach außen verformt werden, so daß der Oberflächenabschnitt der Rohrelemente 10, 12, der zwischen den Spiralrippen 36 in der Prägestempel-Bohrung 34 und den Fingern 46 der Prägestempel- Anordnung 42 mit den Fingern ist, in Flächenberührung mit dem Boden oder der radial äußersten Oberfläche 54 der Prägestempel-Bohrung 34 kommt. Diese winkelgetreue Verformung der Rohrelemente 10, 12 innerhalb des Bereichs 20 bildet das sich radial nach innen erstreckende Muster von Spiralnuten 16, 18 in der Drehkraft-Rohranordnung oder der Drehkraft- Verbindung, wie gezeigt in Fig. 1, aus, wobei letztere in dem Bereich 20 dann einen Außendurchmesser in Übereinstimmung mit dem Außendurchmesser 54 der Bohrung 34 des äußeren Prägestempels 32 aufweist.
• Der Verformungsvorgang verriegelt im wesentlichen die Rohrelemente 10, 12 miteinander, um die winkelgetreue Drehkraft-Verbindung auszubilden. Soweit es möglich ist, die Prägestempel-Komponente zu entfernen, und die ausgebildete Drehkraft-Verbindung voneinander zu lösen, indem diese in einer axialen Richtung infolge der Anwesenheit der nunmehr miteinander verriegelten Drehkraft-Rohrnuten gezogen wird, können die Rippen und Finger, um diese Elemente voneinander zu trennen, durch einfache Drehung der Prägestempel-Anordnung 42 mit den Fingern in Übereinstimmung mit der Ausrichtung der Spiralfinger 46 gelöst werden, und zwar auf die Art und Weise, wie ein Schraubengewinde aus einer passenden Öffnung gedreht wird, so daß eine axiale Versetzung aus dem äußeren Prägestempel 32 stattfindet. Danach wird die Drehkraft- Verbindung, die aus den miteinander in Übereinstimmung gebrachten Rohrelementen 10, 12 besteht, in der entgegengesetzten Richtung derart gedreht werden, daß sie wirksam von den Rippen 36 in der Bohrung 34 des äußeren Prägestempels 32 ausgeschraubt wird, wodurch die vollendete Drehkraft-Verbindung, wie gezeigt in Fig. 1 und 3, gelöst wird.
• Nachfolgend kann der gesamte Vorgang, wie er vorangehend beschrieben wurde, zur Ausbildung einer weiteren winkeltreuen Prägestempel-Anordnung wiederholt werden.
• Die Verwendung der Prägestempel-Anordnung 42 mit externen Fingern, die dafür angepaßt ist, daß sie in die externe Prägestempel-Bohrung 34 gedreht oder geschraubt wird, sorgt für eine Anordnung zur Ausbildung von Mustern mit Spiralnuten in den Rohrelementen, während gleichzeitig eine Demontage der Komponenten nach der Ausbildung der Drehkraft-Verbindung ermöglicht wird.
• Aus dem Vorangehenden ist leicht ersichtlich, daß die Erfindung ein einzigartiges und neues Verfahren und eine Prägestempel-Anordnung für die Herstellung von Drehkraft- Rohranordnungen oder Drehkraft-Verbindungen schafft, bei denen vorbestimmte Spiralnuten-Muster darin verwendet werden, bei denen diese mit vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf die Aufnahme von Belastungen versehen werden.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung einer Drehkraft-Verbindung zwischen zwei Rohrelementen (10, 12), bei der ein Ende eines Rohrelements (10) in ein Ende des anderen Rohrelements (12) eingeführt ist, um einen überlappenden Bereich zwischen den Rohrelementen zu schaffen, wobei das innere Rohrelement mit einem gitterartigen Muster versehen ist, das aus mehreren in Umfangsrichtung beabstandeten, sich axial erstreckenden Spiralnuten einer Spiralrichtung und mehreren in Umfangsrichtung beabstandeten und sich axial erstreckenden Nuten der entgegengesetzten Spiralrichtung gebildet wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Anordnen eines ersten Prägestempel-Elements (42) mit mehreren sich spiralförmig erstreckenden, axial parallelen Fingern (46) an den Rohrelementen (10, 12) derart, daß die Finger (46) derart angeordnet sind, daß sie sich entlang der Außenfläche des überlappenden Bereichs (20) der Rohrelemente erstrecken;

b) Umfassen des überlappenden Bereichs (20) der Rohrelemente (10, 12) und der Finger (46) des ersten Prägestempel-Elements (42) mit einem zweiten ringförmigen, äußeren Prägestempel (32) mit einer inneren zylindrischen Bohrungsfläche (54), die zu der Außenfläche des überlappenden Bereichs (20) gerichtet ist, wobei die innere Bohrungsfläche (54) mehrere in Umfangsrichtung beabstandete und sich axial erstreckende Spiralrippen (36) aufweist, die entgegengesetzt zu der Spiralrichtung der Finger (46) des ersten Prägestempel-Elements (42) ausgerichtet sind, wobei die Spiralrippen (36) derart radial nach innen vorstehen, daß sie die äußere Umfangsfläche der Rohrelemente (10, 12) berühren, und wobei die Spiralfinger (46) mit den Spiralrippen (36) derart in Eingriff gebracht sind, daß ein vorbestimmtes gitterartiges Muster mit den Spiralrippen ausgebildet wird, und wobei die innere Bohrungsfläche (54) mit der äußeren Umfangsfläche der Rohrelemente einen ringförmigen Raum mit der Höhe der Rippen (36) und der Dicke eines jeden der Finger (46) in Einklang stehend definiert;

c) Einführen einer elektromagnetischen Spule (50) in die Rohrelemente (10, 12) derart, daß sie sich in den überlappenden Bereich (20) innerhalb der Grenzen des ersten und des zweiten ringförmigen Prägestempels (32, 42) erstreckt; und

d) Verbinden der elektromagnetischen Spule (50) mit einer Quelle elektrischer Energie und Aufbringen einer elektromagnetischen Kraft auf das Innere der Rohrelemente (10, 12) in dem überlappenden Bereich (20) durch die Spule derart, daß eine elektromagnetische Verformungskraft erzeugt wird, welche die Rohrelemente (10, 12) innerhalb des überlappenden Bereichs (20) radial nach außen derart ausdehnt, daß das Muster von miteinander in Eingriff gebrachten Spiralrippen und -fingern auf die Rohrelemente (10, 12) eingedrückt wird, um ein entsprechendes Muster von spiralförmig orientierten Nuten darin, welche die Drehkraft-Verbindung bilden, zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rohrelemente (10, 12) die Umfangsflächenabschnitte, die zwischen den Spiralrippen (36) sind, innerhalb des überlappenden Bereichs (20) derart ausgedehnt aufweisen, daß sie einen Außendurchmesser in naher Berührung mit dem Durchmesser der inneren zylindrischen Bohrungsfläche (54) des zweiten ringförmigen äußeren Prägestempels (32) annehmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Prägestempel- Element (42) ein Ringelement (44) aufweist, wobei sich die Spiralfinger (46) in einer axialen Beziehung parallel von der Endfläche des Ringelements (44) erstrecken.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rohrelemente (10, 12) derart ausgedehnt werden, daß darin das Muster von Spiralnuten ausgebildet wird, und wobei das erste Prägestempel-Element (42) axial von dem zweiten ringförmigen äußeren Prägestempel (32) durch eine Drehung des ersten Prägestempel-Elements (42) zurückgezogen wird, wodurch veranlaßt wird, daß die Spiralfinger (46) von den Rippen in der Bohrung des zweiten ringförmigen äußeren Prägestempels (54) außer Eingriff kommen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, mit dem Zurückziehen der Rohrelemente (10, 12) von dem zweiten ringförmigen äußeren Prägestempel (32) nach dem Zurückziehen des ersten Prägestempel-Elements (42) durch eine Drehung in einer entgegengesetzten Richtung derart, daß die Nuten, die in den Rohrelementen (10, 12) ausgebildet sind, von den Rippen in der Bohrung des zweiten ringförmigen äußeren Prägestempels außer Eingriff gebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der Rohrelemente (10, 12) ein End-Paßstück für eine Drehkraft-Verbindung aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spule (50) ein elektromagnetisches Spulenelement aufweist, das in die Rohrelemente (10, 12) einführbar ist und äußere Umfangsabmessungen derart aufweist, daß es in naher Berührung mit dem Innendurchmesser des Rohrelements innerhalb des überlappenden Bereichs (20) ist.

8. Prägestempel-Anordnung zur Herstellung einer Drehkraft- Verbindung zwischen zwei Rohrelementen (10, 12), bei der ein Ende eines Rohrelements in ein Ende des anderen Rohrelements eingeführt ist, um einen überlappenden Bereich zwischen den Rohrelementen zu schaffen, wobei das innere Rohrelement mit einem gitterartigen Muster versehen ist, das durch mehrere in Umfangsrichtung beabstandete, sich axial erstreckende Spiralnuten mit einer Spiralrichtung und mehrere in Umfangsrichtung beabstandete sich axial erstreckende Nuten der entgegengesetzten Spiralrichtung gebildet wird, gekennzeichnet durch,

a) ein erstes Prägestempel-Element (42) mit mehreren sich spiralförmig erstreckenden, axial zueinander parallelen Fingern (46), die bei der Verwendung an den Rohrelementen (10, 12) derart angeordnet sind, daß die Finger derart angeordnet sind, daß sie sich entlang der Außenfläche des überlappenden Bereichs (20) der Rohrelemente (10, 12) erstrecken;

b) einem zweiten ringförmigen äußeren Prägestempel (32), der bei der Verwendung den überlappenden Bereich (20) der Rohrelemente (10, 12) und die Finger (46) des ersten Prägestempel-Elements (42) umfaßt, wobei der zweite ringförmige äußere Prägestempel (32) eine innere zylindrische Bohrungsfläche (54) aufweist, die zu der Außenfläche des überlappenden Bereichs gerichtet ist, wobei die innere Bohrungsfläche mehrere in Umfangsrichtung beabstandete und sich axial erstreckende Spiralrippen (36) aufweist, die entgegengesetzt zu der Spiralrichtung der Finger (46) des ersten Prägestempel-Elements (42) ausgerichtet sind, wobei die Spiralrippen (36) bei der Verwendung derart radial nach innen vorstehen, daß sie die äußere Umfangsfläche der Rohrelemente (10, 12) berühren, und wobei die Spiralfinger (46) mit den Spiralrippen (36) derart in Eingriff gebracht sind, daß ein vorbestimmtes gitterartiges Muster mit den Spiralrippen ausgebildet wird, und wobei die innere Bohrungsfläche (54) mit der äußeren Umfangsfläche der Rohrelemente einen ringförmigen Raum mit der Höhe der Rippen (36) und der Dicke eines jeden der Finger (46) in Einklang stehend definiert; und

c) das Vorsehen einer elektromagnetischen Spule (50), die bei der Verwendung in die Rohrelemente (10, 12) derart eingeführt ist, daß sie sich in den überlappenden Bereich (20) innerhalb der Grenzen des ersten und zweiten ringförmigen Prägestempels (32, 42) erstreckt, wobei eine Quelle elektrischer Energie mit der Spule (50) zum Aufbringen einer elektromagnetischen Kraft auf das Innere der Rohrelemente (10, 12) in dem überlappenden Bereich (20) derart verbunden ist, daß eine elektromagnetische Verformungskraft erzeugt wird, welche die Rohrelemente (10, 12) innerhalb des überlappenden Bereichs (20) radial nach außen derart ausdehnt, daß das Muster von miteinander in Eingriff gebrachten Spiralrippen und -fingern auf die Rohrelemente (10, 12) eingedrückt wird, um ein entsprechendes Muster von spiralförmig orientierten Nuten darin, welche die Drehkraft-Verbindung bilden, zu erzeugen.

9. Verwendung einer Prägestempel-Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Rohrelemente die Umfangsflächenabschnitte, die zwischen den Spiralrippen sind, innerhalb des überlappenden Bereichs derart ausgedehnt aufweisen, daß sie einen Außendurchmesser in naher Berührung mit dem Durchmesser der inneren zylindrischen Bohrungsfläche des zweiten ringförmigen äußeren Prägestempels annehmen.

10. Prägestempel-Anordnung nach Anspruch 8, wobei das erste Prägestempel-Element ein Ringelement aufweist, wobei sich die Spiralfinger in einer axialen Beziehung parallel von der Endfläche des Ringelements erstrecken.

11. Prägestempel-Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Spiralrippen mit in Umfangsrichtung beabstandeten Ausschnitten zur Erleichterung des Durchtretens der Spiralfinger dorthindurch für einen Eingriff mit den Spiralrippen versehen sind.

12. Verwendung einer Prägestempel-Anordnung nach Anspruch 8, wobei nach dem Ausdehnen der Rohrelemente zur Ausbildung des Musters von Spiralnuten darin das erste Prägestempel-Element axial von dem zweiten ringförmigen äußeren Prägestempel durch eine Drehung des ersten Prägestempel-Elements, welche bewirkt, daß die Spiralfinger von den Rippen in der Bohrung des zweiten ringförmigen äußeren Prägestempels außer Eingriff gebracht werden, zurückgezogen wird.

13. Verwendung einer Prägestempel-Anordnung nach Anspruch 12, wobei die Rohrelemente von dem zweiten ringförmigen äußeren Prägestempel nach dem Zurückziehen des ersten Prägestempel-Elements durch Drehung in einer entgegengesetzten Richtung derart, daß die in den Rohrelementen ausgebildeten Nuten von den Rippen in der Bohrung des zweiten ringförmigen äußeren Prägestempels außer Eingriff gebracht werden, zurückgezogen werden.

14. Prägestempel-Anordnung nach Anspruch 8, wobei wenigstens eines der Rohrelemente ein End-Paßstück für eine Drehkraft-Verbindung aufweist.

15. Prägestempel-Anordnung nach Anspruch 8, wobei die elektromagnetische Spule (50) ein zylindrisches Spulenelement aufweist, das bei der Verwendung in die Rohrelemente (10, 12) einführbar ist und einen Außendurchmesser in naher Berührung mit dem Innendurchmesser des Rohrelements innerhalb des überlappenden Bereichs (20) aufweist.

16. Prägestempel-Anordnung nach Anspruch 8, wobei das erste und das zweite Prägestempel-Element (32, 42) aus einem Material ausgeführt sind, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Metallen, dichten Kunststoffen und Verbundmaterialien aus den genannten Materialien besteht.