JP2002514137A - 高圧ハイドロフォーミングプレス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 筒状金属ブランクをハイドロフォーミングするための装置は、ダイ構造体（１２）、ハイドロフォーミング流体源、流体駆動される筒端係合構造体（３６）、流体駆動される圧力増強構造体（１１０）及び単一の流体出力源（２２）を備える。筒端係合構造体（３６）は、ダイキャビティ内の筒状金属ブランク（T）の両端をシールし、筒状金属ブランク（T）を長手方向へ圧縮するように移動可能である。筒状係合構造体は、ハイドロフォーミング流体源からハイドロフォーミングを受け取ると共に、ハイドロフォーミング流体が筒状金属ブランクに供給できるハイドロフォーミング流体供給出口を備える。流体駆動される圧力増強（１１０）構造体は、筒状金属ブランクに供給されたハイドロフォーミング流体を加圧してブランクの径を膨張するように移動可能である。単一の流体出力源（２２）は、圧力増強構造体（１１０）を移動して筒状金属ブランクの内側へ提供されたハイドロフォーミング流体を加圧して筒状金属ブランクの径を膨張し、筒状金属ブランクの外表面を内側ダイ表面のそれと一致させるために、加圧下で作動流体を流体駆動される圧力増強構造体（１１０）へ提供する。また、単一の流体出力源（２２）は、径が膨張された筒状金属ブランクの壁厚を補充し、所定の範囲内でその壁厚を維持するために、加圧下で作動流体を流体駆動される筒端係合構造体へ提供して、筒端係合構造体（３６）が筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮し、径方向へ膨張された筒状ブランクの金属材料を長手方向内方へ流すことを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】 高圧ハイドロフォーミングプレス 発明の分野 本発明は、筒状部品の高圧ハイドロフォーミングを達成するために必要な資本 投下がより少ないハイドロフォーミングシステムに関する。詳細には、本発明は 、膨張されるべき筒状ブランク内に高内圧を提供するための従来の別個の”増圧 器”システムの置換えに関する。 発明の背景 従来のハイドロフォーミングは、ダイキャビティが筒に対して閉鎖された後で あって軸方向シリンダが筒状ブランクをキャビティに係合させる前に、筒状ブラ ンクの迅速な事前充填のために供給タンクからの低圧（例えば、重力）ハイドロ フィーミング流体供給を利用する。その結果、別個の増圧器が筒をダイキャビテ ィに押し込むために必要である。 発明の概要 従来の技術の欠点は、筒状ブランクが密閉され膨張の準備がされた後、筒状ブ ランク内の圧力を増圧するためにタンクからのハイドロフォーミング流体を利用 して比較的少量の水を供給する装置を提供することにより克服され得る。この比 較的少量の水は、筒状ブランクをダイキャビティ内に押し込むと共にツールの一 側からダイキャビティ内の流体圧を増圧するために使用されるデュアル機能シリ ンダへ供給される。現在の増圧器を流体圧を筒状ブランクに供給し形成のために 内流体圧を供給するデュアル機能シリンダで置換えることにより、装置全体のコ ストが実質的に減少される。 本発明によれば、水は、比較的低圧下で筒状ブランクを膨張するために使用さ れるサイドラム又は流体シリンダアセンブリへ供給される。サイドラムアセンブ リは、結果として得られる製品が望ましい厚みを保持するために筒を膨張 するために必要な圧力と筒の両端を内方に押圧する圧力を発揮するために同じ流 体圧源を利用する。従って、別個の増圧器が必要ない。 好ましくは、本発明は、筒加圧下において、ダイキャビティ内圧に抗するよう に上側ダイ構造体が下方に位置に位置された時に、下方への圧力を上側ダイ構造 体へ印加するために同じ流体圧源を利用する。 本発明の更なる目的は、ダイ構造体、ハイドロフォーミング流体源、流体駆動 される筒端係合構造体、流体駆動される圧力増強構造体、及び単一の流体圧源を 備える、筒状金属ブランクをハイドロフォーミングするための装置を提供するこ とである。この筒端係合構造体は、ダイキャビティ内で筒状金属ブランクの両端 を密閉すると共に、筒状金属ブランクをその長手方向へ圧縮するように移動可能 である。筒端係合構造体は、ハイドロフォーミング流体を前記ハイドロフィーミ ング流体源から受け取り、且つハイドロフォーミング流体が筒状金属ブランクへ 供給できるように通過するハイドロフィーミング流体供給出口を備える。流体駆 動される圧力増強構造体は、筒状金属ブランクの内部へ供給されるハイドロフォ ーミング流体を加圧するように移動可能であり、それによりブランクの直径が膨 張される。単一の流体圧源は、圧力増強構造体を移動するために加圧下の作動油 を前記流体駆動される圧力増強構造体へ提供し、それにより筒状金属ブランクの 内側へ提供されるハイドロフォーミング流体を加圧し、筒状金属ブランクの直径 を膨張し、その外表面が内側ダイ表面のそれと一致する。また、この単一の流体 圧源は、直径方向へ膨張された筒状金属ブランクの壁厚を補充し、所定の範囲内 にその壁厚を維持するために、加圧下の作動油を流体駆動される筒端係合構造体 へ提供して流体駆動される筒端係合構造体が長手方向へ筒状金属ブランクを圧縮 する事を可能とすると共に、直径方向へ膨張された筒状ブランクの金属材料を長 手方向内側へ流す。 本発明の他の目的は、ダイ構造体、ハイドロフォーミング流体源、流体駆動さ れる筒端係合構造体、及び流体駆動される圧力増強構造体を備える、筒状金属ブ ランクをハイドロフォーミングするための装置を提供することである。ダイ構造 体は、ダイキャビティを画定する内側ダイ表面を備える。このダイキャビティは 、筒状金属ブランクを受け取るように構成及び配置される。ハイドロ フォーミング流体源は、ダイキャビティより高く設置されると共に、重力圧下で ハイドロフォーミング流体を筒状金属ブランクの内側へ提供するように構成及び 配置される。流体駆動される筒端係合構造体は、ダイキャビティ内の筒状金属ブ ランクの両端に係合して実質的にシールする。筒端係合構造体は、筒状金属ブラ ンクを長手方向へ圧縮するように移動可能である。筒端係合構造体は、ハイドロ フォーミング流体源からハイドロフォーミング流体を受け取ると共に、ハイドロ フォーミング流体が筒状金属ブランクへ供給できるハイドロフォーミング流体供 給出口を有し、それにより筒状金属ブランクの内表面が略内側ダイ表面のそれと 一致するまでブランクの直径を膨張する。流体駆動される筒端係合構造体は、直 径が膨張された筒状金属ブランクの壁厚を補充して所定の範囲内にその壁厚を維 持するために、作動油圧に応答して移動可能で筒端係合構造体が筒状金属ブラン クを長手方向へ圧縮可能とし直径が膨張された筒状ブランクの金属材料が長手方 向内側へ流される。 得られたシステムは、従来の既知のシステムに比べて、複雑さが非常に少なく 、より扱いやすく、安価である。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の原理によるハイドロフォーミングプレス装置の概略図である 。 図２は、図１の概略図と同様であるが、ハイドロフォーミングされるべき筒の 両端に係合するように移動される筒端係合構造体を示す概略図である。 図３は、本発明による流体圧サイドラムアセンブリとダイ構造体の概略断面図 である。 図４は、図３と同様であるが、ハイドロフォーミングされるべき筒の両端に係 合するように移動される筒端係合構造体を示す図である。 図５は、ハイドロフォーミングされるべき筒の加圧を開始するために開いたバ ルブを有する図４に示されるものと同様の図である。 図６は、図５に示されるものと同様であるが、ハイドロフォーミングされるべ き筒の初期加圧と降下位置にある上側ダイ構造体を示す図である。 図７は、図６に示されるものと同様であるが、形成される部分の壁圧を維持す るように筒状ブランクの全膨張と流体圧サイドラムアセンブリの内方への移動を 示す図である。 図８は、図７に続くステップであって、ハイドロフォーミング動作の後、外側 ラムがサイドラムアセンブリ内の元の位置に戻されるステップを示す。 図９は、本発明の原理によるハイドロフォーミングプレス装置の第２の実施の 形態であって、オープン位置にあるプレスを示す拡大概略部分図である。 図１０は、図９で部分的ハイドロフォーミングプレス装置の完全なハイドロフ ォーミングプレス装置の概略図であり、オープン位置にあるプレスを示す。 図１１は、図１０に示されたものと同様であって、下降されたプレスラムと閉 鎖されたダイを示す概略図である。 図１２は、図１１に示されたものと同様であって、係合されたサイドシリンダ と迅速な充填開始を示す概略図である。 図１３は、図１２に示されたものと同様であって、流体が加圧されながら、筒 状ブランク端を内方へ押圧するサイドシリンダを示す概略図である。 図１４は、図１３に示されたものと同様であって、膨張されハイドロフォーミ ングされた筒を示す概略図である。 図１５は、図１４に示されたものと同様であって、ハイドロフォーミングサイ クル完了後に上昇されたプレスラムを示す概略図である。 図１６は、図１５に示されるダイの両半分と横方向へ配置されたシリンダを概 略的に示す拡大長手方向断面図である。 好ましい実施の形態の詳細な説明 図１に示されるように、ハイドロフォーミングシステム１０は、上側ダイ部分 １４と下側ダイ部分１６とを含むハイドロフォーミングダイ構造体を備える。下 側ダイ部分１６は、剛性ベース１８に取り付けられる。 図１から理解できるように、上側ダイ部分１４は、上側ダイ部分１４の垂直方 向移動を制御する上側流体圧ラム２０により支持される。より具体的には、上側 ラム２０は、ハイドロフォーミング動作の開始時に、下側ダイ部分１６と 協働して、ダイ部分１４の重みが垂直方向下方へ上側ダイ部分１４を移動可能と するように流体圧で起動される。更に、上側ダイ部分１４が降下された後、上側 及び下側ダイ部分１４、１６の間のダイキャビティ内に形成される高圧状態の間 、下側ダイ部分１６との協働関係で上側ダイ部分１４を維持するために上側ラム ２０が下方流体圧を上側ダイ部分１４へ印加する。 油圧ポンプアセンブリ２２は、前述の高ダイキャビティ圧状態により生成され る対向力に抗して下側ダイ部分と協働関係において上側ダイ部分を維持するため に圧力下の作動油を上側ラム２０に提供するように構成及び配置される。サーボ バルブ２６は、油圧ポンプアセンブリ２２と上側ラム２０との間の流体フローを 調整するために流体ライン２４に配置される。 また、油圧ポンプアセンブリ２２は、ダイ構成タイ１２の長手方向両端に配置 される一対のサイドラムアセンブリ２８及び３０と接続される。サイドラムアセ ンブリ２８、３０は、夫々ラムハウジング３２、３４及び夫々筒端係合構造体３ ６及び３８を含む。筒端係合構造体３６は、サイドラムハウジング３２から外側 へ突出し、筒端係合構造体３８は、サイドラムハウジング３４から外側へ突出す る。 図２に示されるように、筒端係合構造体３６は、下側ダイ部分１６により支持 される筒Ｔの一端と係合及びシール関係にラムハウジング３２から内方へ移動可 能である。筒端係合構造体３８は、筒Ｔの反対側端と係合及びシールするように 構成及び配置される。筒端係合構造体３６は、図示されているように、三つの別 個の作動油ライン４０、４２及び４４を介して油圧ポンプアセンブリ２２によっ てサイドラムへ供給される作動油に基づいてラムハウジング３２に対して内方及 び外方へ移動する。サーボバルブ４６、４８及び５０は、ポンプアセンブリ２２ とサイドラムアセンブリ２８との間の流体フローを制御するために、夫々流体ラ イン４４、４２及び４０に配置される。 同様に、サイドラムアセンブリ３０は、筒端係合構造体３８の移動を制御する ために油圧ポンプアセンブリ２２と接続される。サイドラムアセンブリ３０は、 図示されているように、三つの別個の流体ライン５２、５４及び５６を介して油 圧ポンプアセンブリ２２と接続される。サーボバルブ５８、６０及び６ ２は、ポンプアセンブリ２２とサイドラムアセンブリ３０との間の流体フローを 制御するために、夫々流体ライン５２、５４及び５６内に配置される。 ハイドロフォーミング装置１０は、更に予め設定された水量を維持するように 構成及び配置された上側水タンク８０を含む。水タンク８０は、流体ライン８２ を介してサイドラムアセンブリ２８の筒端係合構造体３６へ接続される。サーボ バルブ８４は、流体ライン８２に配置され、筒端係合構造体３６が筒Ｔと係合し それをシールすると、筒端係合構造体３６への水フローを制御する。一方、筒端 係合構造体３６は、水を筒Ｔの内側へ供給する。 ハイドロフォーミング装置１０は、更に下側水タンク９０を含み、この水タン ク９０は、水ライン９２を介して筒端係合構造体３８へ接続される。水ライン９ ２へ配置されるサーボバルブ９４は、筒端係合構造体３８から下側タンク９０へ の水のフローを制御する。 図２に示されるように、筒端係合構造体３６、３８が筒Ｔの両端に係合した後 、バルブ８４が開けられ、水が上側タンク８０から筒端係合構造体３６及び筒Ｔ を通って筒端係合構造体３８へ流れる。 ドレインライン９６は、下側ダイ部分１６から下側タンク９０へ接続される。 ハイドロフォーミング動作後、ドレインライン９６が下側ダイ部分１６の残留水 が下側タンク９０へ排出される。サーボバルブ９８はドレインライン９６に配置 されて下側タンク９０への水フローを制御する。 ハイドロフォーミング動作後、下側タンク９０へ捕獲された水は、リターンラ イン１００を介して上側水タンク８０へ戻される。単純な容量式水ポンプ１０２ はリターンライン１００に配置され、下側タンク９０から水がリターンライン１ ００を介して上側水タンク８０へ戻される。サーボバルブ１０４は、リターンラ イン１００に配置され、下側タンク９０から上側水タンク８０への流体フローを 調節する。 図３には、ハイドロフォーミング装置１０がより詳細に説明される。図示され るように、サイドラムアセンブリ２８のラムハウジング３２は、筒端係合構造体 ３６及び圧力増強構造体１１０を収容する。図示されるように、筒端係合構造体 ３６は、主部１１２及びエンドキャップ１１４を含む。より詳細には、 主部１１２は、筒状スリーブ部１１６及びスリーブ部１１６の後端から半径方向 外方へ延出する半径方向外方延出フランジ部１１８を含む。フランジ部１１８の 外周エッジ１１９は、ラムハウジング３２の円筒状内側表面１２０に対してスラ イド可能にシールする関係に配置される。同様に、スリーブ部１１６の外側円筒 表面１２２は、筒端係合構造体３６が突出するラムハウジング３２の開口を略画 定する協働表面１２８に対してスライドし且つシールされた関係に配置される。 エンドキャップ１１４は、適切な締結具によりスリーブ部１１６の円形先端へ ボルト止め及びシールされる環状フランジ部１３０を含むと共に、ラムハウジン グ３２の外側に配置される。エンドキャップ１１４は、更にフランジ部１３０と 一体的に形成され且つスリーブ部１１６に関して軸方向外側方向に延出する長尺 状筒状部１３４を含む。筒状部１３４は、略円筒状外側表面１３６を有し、上側 ダイ部分１４が閉鎖されると、上側ダイ部分１４の弧状上側ダイ表面部分１３８ と下側ダイ部分１６の弧状下側ダイ表面部分１４０とで周辺シールを形成するよ うに構成及び配置される。 エンドキャップ１１４は、筒状部分１３４から外方へ突出するノズル部分１４ ４で終端する。ノズル部分１４４は、実質的に筒状形状であり、筒状部分１３４ に比較して、小さい外形である。半径方向へ延出する環状フランジ部１３０は、 筒状部分１３４とノズル部分１４４との間の変わり目に配置される。フランジ部 １４５は、ハイドロフォーミング動作の間ダイ構造体１２に配置される筒Ｔの一 端をシールする関係に係合するように構成及び配置される。ノズル部分１４４は 、筒Ｔの一端内に収容されるように構成及び配置される筒状外表面を有する。表 面１４８が前記一端に筒Ｔの内壁と締りばめを形成することが好ましい。 長尺状ボア１５０は、エンドキャップ１１４を貫通するように延出し、筒端係 合構造体３６内から流体を筒Ｔの内側領域へ連通するように構成及び配置される 。 圧力増強構造体１１０は、ラムハウジング３２の内側表面１２０とスライド可 能でシールされた関係に配置された環状外周を有する略円板状ベース部分１ ６０を備える。中実円柱中間ブロック部１６２は、ベース部分１６０と一体的に 形成されると共に、ベース部分１６０に比較して小さい径である。中実先端部分 １６４は、中間部分１６２と一体的に形成されると共に、中間部分１６２に比較 して小さい径である。先端部分１６４は、中間ブロック部分１６２から外側ラム ３６のスリーブ部分１１６の内側領域へ延出する。先端部分１６４の外表面は、 スリーブ部分１１６の略筒状協働内表面とスライド可能でシールされた関係で配 置された略筒状外表面を有する。 先端部分１６４と中間ブロック部分１６２との間の変わり目には、半径方向延 出環状フランジ表面１６８がある。フランジ表面１６８は、筒端係合構造体３６ の後方ストップとして働く。 図３において、筒端係合構造体３６及び圧力増強構造体１１０は、ラムハウジ ング３２内の最後方位置に示されている。 サイドラムアセンブリ３０は、ラムアセンブリ３０に対する下側タンク９０へ の接続対ラムアセンブリ２８に対する上側タンク８０への接続を除いて、サイド ラムアセンブリ２８と実質的に同一であることが理解されるべきである。従って 、図において、二つのラムアセンブリ２８及び３０の同様の構成要素は、同じ参 照番号が付与される。 本システムの作用を以下に述べる。図４に述べられるように、筒Ｔが下側ダイ 構造体１６に位置された後、サーボバルブ４６が開けられ、作動油が加圧下で油 圧ポンプアセンブリ２２から流体ライン４４を介してハウジング３２内の筒端係 合構造体３６のフランジ部１１８と圧力増強構造体１１０のベース部分１６０と の間の中間室１７０に提供される。同様に、サーボバルブ６２が開けられ、油圧 ポンプアセンブリ２２が流体ライン５６を介して作動油をサイドラムアセンブリ ３０の中間室１７０へ提供できる。このように、流体がサイドラムアセンブリ２ ８及び３０へ提供されると、筒端係合構造体３６及び３８が互いに近接する方向 へ内方に移動され、それにより夫々のフランジ部１４６が筒Ｔの両端に係合しシ ールする。 次に、図５に示されるように、サーボバルブ８４が開かれ、上側水タンク８０ から流体ライン８２を介して筒端係合構造体３６内に配置され圧力増強構造 体１１０とエンドキャップ１１４との間の圧力増強室１７４に水が流される。流 体は筒端係合構造体３６のボア１５０を介して筒Ｔに移動し、続いて反対側の外 側ラム３８のボア１５０を介して外側ラム３８の先端室１７４へ流通する。この 筒Ｔへの充填処理の間、サーボバルブ９４が初めに開かれ、これにより下側タン ク９０への流体フローが許容される。引き続いて、サーボバルブ９４が閉鎖され 、筒Ｔが所定の範囲に加圧される。 図６に示されるように、筒Ｔが流体で充填されると、上側ダイアセンブリ１４ が下側ダイアセンブリ１６の上に降下されて好ましくは間に箱状断面形状を有す る閉鎖ダイキャビティ１９０を形成する。 上側ダイ部分１４が降下されると、筒端係合構造体３６が接続されたサーボバ ルブ８４と筒端係合構造タイ３８が接続されたサーボバルブ９４とが閉鎖される 。引き続いて、サーボバルブ４８及び６０が開かれ、加圧下の作動油が流体ライ ン４２及び５４を介して油圧ポンプアセンブリ２２により供給されて対応するサ イドラムアセンブリ２８及び３０の圧力増強構造体１１０の後方へ配置された後 方室１９４を加圧する。後方室１９４内に供給された流体は、圧力増強室１７４ 内の水を流体供給出口１５０を介して筒Ｔ内に移動するように、圧力増強構造体 １１０を互いに近接するように内方へ移動させる。図示されているように、圧力 増強室１７４に含まれる圧縮不能な水の筒Ｔへの強制移動により筒Ｔの初期の径 膨張が引き起こされる。 図７に示されるように、圧力増強構造体１１０が互いに近接するように内方へ 付勢され続けて圧力増強室１７４内の水を移動し、更に筒Ｔを径方向へ膨張する 。サーボバルブ４６及び６２が開いたままであり、加圧作動油がポンプアセンブ リ２２から流体ライン４４及び５６を介して流され続け、サイドラムアセンブリ ２８及び３０の中間室１７０を加圧する。加圧下で中間室１７０に供給された流 体により筒端係合構造体３６及び３８が互いに近接するように長手方向で内方へ 且つ筒Ｔの両端に抗して移動される。このように外側ラム３６及び３８の移動に より、筒Ｔを形成する金属材料（好ましくはスチール）が筒の長手方向に流され 、それにより筒の径が１０％若しくはそれ以上ある領域で膨張されることができ ると共に、ハイドロフォーミングされた筒Ｔの壁厚が好ま しくは元の筒ブランクの壁厚の±１０％内に維持される。 より好ましくは、２０００と３５００大気圧の間の流体圧が筒を膨張するため に使用される。用途により、２０００と１００００大気圧の間の圧力を利用する ことが好ましいが、それより高い圧力が使用されてもよい。 筒Ｔが望ましい形状に形成された後、ダイキャビティの形状に対応して、ボン プ２２が流体ライン４２、４４、５４及び５６を加圧する事を停止する。次に、 バルブ５０及び５８が開かれて、流体ライン４０及び５２を介する油圧ポンプア センブリ２２からの加圧下の作動油フローが許容される。その結果、図示されて いるように、作動油が加圧下で筒端係合構造体３６及び３８のフランジ部１１８ の前方に配置されたリターン室２００へ提供される。図８に示されるように、リ ターン室２００の加圧により筒端係合構造体３６及び３８が夫々のラムハウジン グ３２及び３４内で外方へ駆動され、筒端係合構造体３６及び３８を筒Ｔの両端 から離れるように移動する。 筒端係合構造体３６及び３８がラムハウジング３２及び３４内で外方へ駆動さ れると、フランジ１１８が圧力増強構造体１１０の前方に面するフランジ表面１ ６８に係合し、圧力増強構造体１１０を外方へ駆動する。その結果、図３と図８ との間の比較から明らかなように、圧力増強及び筒端係合構造体がそれらの元の 位置に達する。 圧力増強構造体１１０及び筒端係合構造体３６と３８のこのような外側への移 動の間、バルブ４８、４６、６０及び６２は、開かれて作動油の油圧ポンプアセ ンブリ２２に含まれる作動油リザーバへの逆流を許容する。 筒端係合構造体３６及び３８が筒Ｔの両端との係合が解除されると、筒端係合 構造体及び筒Ｔ内に残る水がドレインライン９６を介して開いたサーボバルブ９ ８を通過して下側タンク９０へ排出される。下側タンク９０に含まれる水は、水 ポンプ１０２が起動されると、リターンライン１００を介して上側タンク８０へ リサイクルされる。 有利なことに、本発明のサイドラムアセンブリ２８及び３０が筒端係合構造体 ３６及び３８内で圧力増強構造体１１０を使用するので、高内圧を提供して筒を 膨張するために別個で高価な”増強装置”システムを設ける必要がない。 このような増強装置は、通常高圧ハイドロフォーミングシステム（例えば、２０ ００大気圧より高い流体膨張圧を利用するハイドロフォーミングシステム）で必 要とされ、それゆえに、膨張中に筒の壁厚を補充又は維持するように筒の長手方 向に沿って金属材料のフローを行うために、筒の両端が係合されると共に内方へ 押圧される高圧ハイドロフォーミング動作で特に必要とされた。従来において、 増強装置は、前述の材料フローを行うために筒の両端を内方へ押圧するためのみ に使用される別個のサイドラム部材と共に使用されていた。 本発明は、従来の増強装置を有するハイドロフォーミングシステムと同じ望ま しい機能を達成するが、コストパーフォマンスが一層優れている。本発明におい て、水が比較的低圧、好ましくは重力（又は単純な低圧循環ポンプ）によりサイ ドラムアセンブリに送出される。次に、サイドラムアセンブリは、同じ流体圧源 （例えば、油圧ポンプ２２）を利用して筒を膨張するのに必要な圧力及び望まし い壁厚を保持するために筒の両端を内方へ押圧するのに必要な圧力を発揮する。 本発明の他の有利な特徴は、上側ダイ部分１４が降下位置にある時に下方への 圧力を上側ダイ部分１４へ印加するために、前述のように使用されたのと同じ油 圧ポンプ２２を使用することである。油圧ポンプ２２は、筒加圧中に内側ダイキ ャビティ圧に抗するように下方への力を上側ダイ部分１４に印加し、従って、降 下位置に上側ダイ部分１４を維持する。更に、最終のシステムは、従来のシステ ムに比較して、複雑さがより少なく且つ煩わしさがより少ない。 図９乃至１６を参照すると、本発明に従って、ハイドロフォーミングシステム の第２の実施の形態の拡大部分図が参照番号２２０で概略的に示されている。好 ましい装置は、五つの主アセンブリ、即ち、構造支持体を提供し概略的に参照番 号２２２で示されるフレームアセンブリ、概略的に参照番号２２４で示される上 側プレスアセンブリ、概略的に参照番号２２６で示される下側プレスアセンブリ 、概略的に参照番号２２８で示されるハイドロフォーミングダイ構造体、及び概 略的に参照番号２３０で示される流体ラインアセンブリ、より成る。 特に図９を参照すると、フレームアセンブリ２２２は、上側プレスアセンブリ ２２４及び下側プレスアセンブリ２２８を取り付けるための平行で横方向へ 離間された長尺状垂直部材として描かれている一対のプレスサイドフレーム部材 ２３２を含む。サイドフレーム部材２３２の上端は、それらの頂部を横切るよう に取り付けられるクラウン板２３４を有する。クラウン板２３４は、後述される ように、油圧システムの部品を支持するように作用する。 上側プレスアセンブリ２２４は、以下のように構成される。シリンダマウント プラテン２３６は、その両端でプレスフレーム部材２３２に固定される。シリン ダマウントプラテン２３６の略中心には、垂直方向に配されたピストンロッド開 口２４２を貫通してシリンダマウントプラテン２３６内に延出するラムピストン ロッド２４０を有するラムシリンダ２３８が配置される。ピストンロッド２４０ の上部は、ロッド２４０の上部がシリンダ２３８の内表面とスライドし且つシー ル係合状態に配置されるように拡大外径を備える。ピストンロッド２４０の上部 とシリンダ２３８の内表面とによって画定される空間は、上側圧力室２４４を画 定する。上述の上端部より下のピストンロッド径は僅かに小さく、ロッド２４０ の筒状外表面とシリンダ２３８の内表面との間に下側圧力室２４６を画定する。 下側圧力室２４６は、その下端でシリンダ２３８のベースの半径方向内方へ延出 する部分により且つその上端でピストンロッド２４０のより大きな径の上部の環 状下表面により画定される。ピストンロッド２４０の下端には、圧力ラム２４８ が固定される。圧力ラム２４８は、水平方向へ延出し、二つのフレーム部材２３ ２間の横方向空間を完全にスパンするわけではない。 下側プレスアセンブリ２２６は、プレスロッド２５０、締結ボルト２５４によ りプレスベッド２５０へ固定される右側アウトリガー２５２、及び他の締結ボル ト２５４によりプレスベッド２５０へ固定される左側アウトリガー２５６を含む 。プレスベッド２５０は、下ダイ半分２６０を支持し、他のアセンブリの基礎を 提供する。プレスサイドフレーム部材２３２の下端は、ベッド２５０の両端近傍 のプレスベッド２５０に固定される。後述されるように、油圧駆動されるアセン ブリシリンダ２７４及び２９２の支持を行う右側アウトリガー２５２及び左側ア ウトリガー２５６がプレスベッド横方向端に固定されると共にベッド２５０から 略上方で横方向外方へ立ち上がる。 図９に具体化されているハイドロフォーミングシステム２２０を参照して、ダ イ構造体２２８（図１６に拡大されている）は、上側ダイ半分２５８及び下側ダ イ半分２６０を含む。シリンダ２７４及び２９２は、上述の左側及び右側アウト リガーに取り付けられる。ダイ半分２５８及び２６０は、筒ブランクがハイドロ フォーミングされるべきサイズ及び形状を画定するダイキャビティ２６２を画定 するために協働する夫々の内表面２６４及び２７０を有する。上側ダイ半分２５ ８の頂部は、プレスラム２４８の底部へ固定される。下側ダイ半分２６０は、プ レスベッド２５０へ固定される。 下側ダイ半分２６０は、上側ダイ半分２５８と略同じサイズ及び形状であり、 その内側ダイ表面２６４は、下側ダイキャビティ表面２７０に対して逆転されて いる。上側及び下側ダイ半分２５８及び２６０には、筒ブランクＴの長手方向両 端近くの筒ブランクＴの外表面を囲むようにクランプするよう協働する上側及び 下側ツールネスト即ちクランプ構造体２６６及び２７２が配置されており、それ により筒ブランクを閉鎖ダイ内に固定する。流体入口２７３は、下側ツールネス トの一つに配置され、それに付いては後述される。筒の軸に位置合わせされ且つ 筒ブランクＴの両端へ向けられた一対の流体駆動されるアセンブリ２７４及び２ ９２が、ダイキャビティ及びツールネスト２６６及び２７２の軸に沿って配置さ れ且つアウトリガー２５２及び２５６上にプレスサイドフレーム部材２３２を越 えて取付られる。 左側アウトリガー２５６に取り付けられたシリンダ２７４の一つは、横方向に 押すシリンダである。このシリンダ２７４は、左側アウトリガー２５６の頂表面 へ固定されるフロント部材２７６とリヤ部材２７８、及びフロント及びリヤ部材 ２７６と２７８との間に固定される筒状壁部材２８０を含む。フロント部材２７ ６は、筒端係合構造体２８２がスライドしシール移動できる中心開口を有する。 筒端係合構造体２８２の後端２８１は、シリンダ２７４内に配置され、筒状壁部 材２８０の内側表面をスライドしシールされた関係で配置される径を有する。筒 端係合構造体２８２のより先端部分は、前述の後端部分よりも小さな径であり、 筒端係合構造体２８２の外側筒状サイド表面、筒状壁部材２８０の筒状内側表面 、筒端係合構造体２８２の環状の内側に面する表面及びシ リンダ２７４のフロント部材２７６の環状の後方へ面する内側表面により画定さ れる横方向シリンダ室２８４を形成する。後方加圧室２８６は、シリンダ２７４ のリヤ部材２７８の前方へ面する内側表面、筒状壁部材２８０及び筒端係合構造 体２８２の後端部分２８１の後表面により画定される。これらの室２８４及び２ ８６は、後述される作動油ラインと連通する。シリンダ２７４のフロント部材２ ７６を越えて突出する筒端係合構造体２８２の前端部分は、僅かに径が小さい。 また、ピストンロッドのこの前部の先端には、テーパー状のノーズセクション２ ８８の形状の筒係合部がある。テーパー状ノーズセクション２８８は、ハイドロ フォーミングされるべき筒ブランクＴの開口端内に収容されるように構成及び配 置される。テーパー状ノーズセクション２８８の後方部分は、好ましくは、ノー ズセクション２８８が長尺状筒方向に筒端に対して実質的な力を印加できるよう に筒ブランクＴの端エッジに当接する半径方向外方へ延出する環状フランジ（図 示せず）を有する。流体出口２８９を画定する比較的微細なボアがノーズセクシ ョン２８８を貫通するように形成されると共に、ノーズセクション２８８がブラ ンクＴの端とシール係合されると、筒端係合構造体２８２の内方へ延出する部分 内の内側室２９０から延出してその室２９０から筒ブランクＴに流体連通する。 流体で駆動される複式シリンダアセンブリ１９２がハイドロフォーミングプレ スベッド２５０の反対側で右側アウトリガー２５２に固定されている。複式シリ ンダアセンブリ２９２は、右側アウトリガー２５２に固定された内壁２９４及び 外壁２９６を有する。筒状壁部材２９８が内壁２９４と外壁２９６との間に固定 されシリンダ室を画定する。複式シリンダアセンブリ２９２の内部には、流体駆 動される圧力増強構造体３００及び流体駆動される筒端係合構造体３０４が配置 される。流体駆動される圧力増強構造体３００は、筒状壁部材２９８の内側表面 とスライドしてシールされた関係に配置される外端部分２９９と、比較的小さい 径を有する内方へ延出する部分３０３とを備える。圧力増強構造体３００の小径 の内方へ延出する部分３０３は、筒状壁部材２９８の長手軸に沿う中間回りに配 置された環状シリンダデバイダに形成される開口をスライドシール関係で通過す る。複式シリンダアセンブリ２９２内の流体駆動され る筒端係合構造体３０４は、筒状でシリンダデバイダ３０２の内側に配置される 。筒端係合構造体３０４は、シリンダ壁２９８の内側表面とスライドシール関係 に移動可能な後端部分３１１を有する。減少された径を有する主の長尺状筒状ス リーブ部分３０９は、内壁２９４に形成された開口の内側を延出し、この開口と スライドシール関係で移動される。テーパー状ノーズ部分３０７の形態の筒端係 合部分は、筒状スリーブ部分３０９の最内端に画定される。ノーズ部分は、前述 のノーズ部分２８８と同様の構成を有する。圧力増強構造体３００の内方へ延出 する部分３０３は、その最内端へ固定された高圧シール３０１を有し、ラム構造 体３０４の筒状スリーブ３０９内にスライド固定される。圧力増強構造体３００ の高圧シール３０１の内方でラム構造体３０４内に増強器流体室３０６が画定さ れている。 ノーズ部分３０７は、貫通されるように形成され増強器室３０６から内方へ延 出し流体出口３０８を画定しテーパー状ノーズ部分３０７の最内部分を介して開 口する比較的微細なボアを有し、室３０６が筒ブランクＴの隣接端と流体連通可 能とする。 加圧室３１０は、流体駆動される圧力増強構造体３００と複式シリンダ２９２ の外側壁２９６との間に画定される。リターン室３１２は、圧力増強構造体３０ ０の外端部分２９９の環状の内方へ面する表面とシリンダデバイダ３０２の外方 へ面する表面との間に画定される。筒端係合構造体圧力室３１４は、シリンダデ バイダ３０２の内方へ面する表面と流体駆動される筒端係合構造体３０４の外端 部分３１１の外方へ面する表面との間に形成される。筒端係合構造体リターン室 ３１６は、ラム筒端係合構造体３０４の外端部分３１１と複式シリンダアセンブ リ２９２の内壁２９４との間の筒端係合構造体３０４の筒状スリーブ部分３０９ の回りに画定される。これらの室は、後述のように、流体ラインへの開口を有す る。 図９乃至１６に示されるハイドロフォーミングアセンブリ２２０は、本発明の 動作の以下の説明で関連して述べられるように、流体ライン、リザーバ、ポンプ 及びバルブを有する流体ラインアセンブリ２３０を備える。 図９及び１０は、ハイドロフォーミングダイアセンブリ２２８をそのオープ ン位置に示す。特に図１０を参照すると、そのオープン位置において、プレスラ ム２４８及び上側ダイ半分が上げられる。タップ水と薬品の組み合わせであるハ イドロフォーミング流体３１８は、下側リザーバフィルタタンク３２０に貯えら れる。このタンク３２０は、気化及び他の流体ロスを補充するために設けられた ライン３２６を介して水／薬品ミキサへ接続されるフロートバルブ３２２を備え る。流体３１８は、ライン３２６を介してタンクモータ／水ポンプ３２８により クラウン板２３４に取り付けられた上側重力送出タンク３３０へポンプ送出され る。上側タンク出口ライン３３４は、タンク３３０に接続される。ライン３３４ の遮断バルブ３３２は、図９及び１０では閉鎖位置にあり、上側重力送出タンク ３３０がライン３２６を介して充填されることができる。 ハイドロフォーミング装置２２０は、作動流体、好ましくは油を貯える作動流 体リザーバ３３８を含む。高圧油圧ポンプ３４０の形態の単一流体出力源が作動 流体３３６をライン３４２を介して引き出し、次に流体３３６をライン３４４を 介してポンプ送出して複数のバルブ（１−８）から成るバルブアセンブリ３４６ を制御する。バルブ番号２乃至８は、それらが閉鎖位置にあることが図１０に示 されている。流体３３６が制御バルブアセンブリ３４６を通過した後、ライン３ ４４を介して流体リザーバ３３８へ戻り、油圧ポンプ及びモータ３４０がフリー ホイールモードで作動できる。 前述のように、図１０において、プレスラム２４８は、オープン即ち上昇位置 にあり、ピストンロッド２４０、ラムシリンダ２３８及びシリンダマウントプラ テン２３６により支持される。ピストンロッド２４０は、開いているバルブ番号 １及びプレスラムシリンダ２３８内の加圧室２４６にライン３４８を介してポン プ送出される作動流体により上昇位置に維持される。上側ダイ半分２５８が上昇 された状態で、筒ブランクＴは、下側ダイ半分２６０の下側ツールネスト２７２ に位置されることができる。 図１１において、タンク３３０のハイドロフォーミング流体３５０のレベルは 、流体がライン３２６を介してポンプ送出された結果として、図１０に比較して 、増加されている。結果として、上側重力送出タンク３３０のフロートバルブ３ ５２は、ハイドロフォーミング流体３５０が適切なレベルに達した時、 水ポンプ及びモータ３２８を停止する。制御バルブアセンブリ３４６の流体バル ブ番号１は、作動流体フローに対して閉鎖し、脱圧ライン３４８に対して開く三 方バルブである。また、開いたバルブ番号１は、室２４６内のテーパー状作動流 体がライン３４８を介して流れ出て流体リザーバへ戻ることにより、ピストンロ ッド２４０の下方への移動の間流体逆圧が室２４６に蓄積することを防止する。 バルブ番号２は、ライン３５４へ開き、ポンプ３４０がプレスラムシリンダ２３ ８の上側室２４４を加圧することを可能とする。プレスラムピストンロッド２４ ０が下方へ移動し、上側ダイ半分２５８を押圧してダイ半分２５８，２６０の間 に筒ブランクＴをクランプするように閉鎖される。プレスラムシリンダ２３８の 室２４４内の流体圧は、筒ブランクＴが完全に変形されるまで、完全なハイドロ フォーミングサイクルの間維持される。 図１２において、ラム筒端係合構造体３０４は、バルブ番号７の開口によリ起 動され、それにより作動流体がライン３８１を内方へ流され筒端係合圧力室３１ ４を加圧する。これにより筒端係合構造体３０４が閉鎖ダイ半分２５８及び２６ ０の内側で筒ブランクＴの一端へ移動され、筒ブランクＴの端から離間されたま ま閉鎖ダイアセンブリの端を密閉する。ハイドロフォーミングシステムの反対側 において、筒端係合構造体２８２は、バルブ番号４を開くことにより起動され、 作動流体がライン３５８を介して加圧室２８６へ流される。これにより筒端係合 構造体２８２が内方へ閉鎖ダイ半分２５８及び２６０内に且つ筒ブランクＴの反 対端へ押圧される。筒端係合構造体２８２は、前方へ移動し筒ブランクＴの内径 をテーパー状ノーズセクション２８８に係合させ筒ブランクＴの隣接端をシール する。システムの頂部にあるバルブ３３２が開けられ、ハイドロフォーミング流 体３５０が重力タンク３３０から重力下でライン３３４を介して迅速に流される 。ハイドロフォーミング流体が入口２７３を介して閉鎖ダイに入り、筒ブランク Ｔの内部を内方へ流れる。引き続いて、筒端係合構造体３０４が内方へ移動し、 テーパー状ノーズ部分３０７が筒ブランクＴと係合し筒ブランクＴの中空内部を シールする。 水ポンプ及びモータ３６０は、ハイドロフォーミング流体をライン３６２を介 して上側重力タンクから引き出し、それをフレックスライン３６２及び高圧 排出バルブ３６６にポンプ送給する。ハイドロフォーミング流体は、排出バルブ ３６６から増強器室３０６へ移動する。他の好適な実施の形態において、ポンプ 及びモータ３６０が省略されていることが理解されるべきである。ハイドロフォ ーミング流体がタンク３３０から室３０６へ重力下で移動する。流体は、低圧下 で室３０６から筒端係合構造体３０４のノーズの流体出口３０８を介して筒Ｔへ 送られる。高圧シール３０１は、タンク３３０からのハイドロフォーミング流体 ３５０がタンク３３８からの作動流体３３６と混合する事を防止する。流体出口 ３０８を介して送られるハイドロフォーミング流体が筒ブランクＴ内の圧力を増 加させる。一方、これにより、筒ブランクＴ内の空気及び流体中の気泡を筒端係 合構造体２８２の開口２８９を介して排出すなわちパージされる。流体と空気の この混合物が内側室２９０を介してフレキシブル高圧ホース接続セクション３７ ０及び３７１へ流れる。次に、ハイドロフォーミング流体は、高圧排出バルブ３ ７２を通リライン３７４を介して下側のハイドロフォーミング流体リザーバ３２ ０に流れる。制御バルブアセンブリ３４６のバルブ番号３及び８が開き、右側及 び左側横方向押圧シリンダの室３１６及び２８４内に夫々流体逆圧が蓄積される のを防止する。 図１３において、高圧排出バルブ３６６及び３７２は、空気が筒ブランクＴの 内側かれ排出された後、閉鎖される。バルブ番号５が開き、ライン３７６を通し て高圧作動流体を増強器室３１０へ移動させる。これにより、増強器ピストンロ ッド３００を増強器室３１０内に延出させ、ハイドロフォーミング流体を開口３ ０８を介して筒端係合横方向ピストンロッド３０４及び筒ブランクＴの内側へ圧 縮する。高圧排出バルブ３６６及び３７２が閉鎖された状態で、ハイドロフォー ミング圧が増加され、筒ブランクＴの壁を外方へダイキャビティ表面２６４及び ２７０に向けて押圧する。バルブ番号７が再び開き、圧力を室３１４へ提供し、 前方へ筒端係合ピストンロッド３０４を押圧する。これにより、筒ブランク材料 Ｔがダイキャビティ２６２の押圧される。反対側の筒端係合構造体２８２は、バ ルブ番号４が再び圧力を室２８６へ提供し、筒端係合構造体２８２を押圧して筒 ブランク材料Ｔをダイキャビティ２６２内に押すと、前方へ移動する。筒ブラン クＴの両端をダイキャビティ２６２に押圧すると、 筒ブランクが膨張されるに従って筒の壁厚を維持するように金属材料の内方への フローが生成される。最終部品の壁厚は、好ましくは元のブランクの壁厚の±１ ０％以内に維持される。 図１３から理解できるように、対向するピストンロッド３０４と２８２は、増 強器ピストンロッド３００の前部分３０３が更に増強器室３０６に延出しながら 筒ブランク材料をダイキャビティ２６２内に押圧し続ける。これにより増強器室 ３０６内の圧力を増加し、主ピストンロッド３０４の前ノーズ部分３０７の開口 ３０８を介して筒ブランクＴ内のハイドロフォーミング流体を一層押圧する。筒 ブランクＴ内のハイドロフォーミング流体が５０００psiを越える圧力に達する 。 図１４を参照して、増強器ピストンロッド３００は、予め設定された圧力を介 して筒ブランクＴが完全にハイドロフォーミングダイキャビティのキャビティ表 面２６４及び２７０に抗して形成されるまで前進し続ける。筒ブランクＴの両端 への横方向への押圧は、望ましい部品２００の仕上がり形状が達成されるまで、 維持される。図１４は、増強器３０６がその予め設定された圧力に達したことを 示し、これはハイドロフォーミングサイクルの完了を意味する。 図１５において、増強器ピストンロッド３００は、バルブ番号５の閉鎖及びバ ルブ番号６の開口により引き込まれ、それにより作動流体を前方の増強器室３１ ２内に押圧し、筒部品内のハイドロフォーミング流体から最高圧力を取り除く。 バルブ番号３が開くと、横方向反対の筒端係合構造体２８２が引っ込み、ポンプ ３４０がライン３７８及び押圧シリンダ２７４の室２８４を加圧する。これによ り、筒端係合構造体２８２のテーパー状ノーズセクション２８８が筒ブランクＴ の端から移動される。筒端係合構造体２８２の引っ込みの間、三方バルブ番号４ が圧力開放ライン３５８及び室２８６へ開口され、作動流体が室２８６からライ ン３４４を介してタンク３３８へ排出される。バルブ番号８が開き、ライン３８ ０及びシリンダ２９２の室３１６を加圧すると、対応する事象が筒ブランクＴの 反対端で生じる。これにより、ピストンロッド３０４が引っ込まれ、筒ブランク Ｔの端からピストンロッド３０４の前端のテーパー状表面３０７を除去する。次 に、ハイドロフォーミング流体が筒ブランクＴからダ イの外へ且つプレスベッドキャッチトレイ３８２へ排出され、そこでハイドロフ ォーミング流体がドレインライン３７４を介して下側リザーバタンク３２０へ戻 される。三方バルブ番号７が開けられ、ピストン３０４の引っ込みの間、室３１ ４及びライン３８１を脱圧しライン３４４を介してタンク３３８へ排出する。バ ルブ番号１は、ライン３４８に沿ってポンプ３４０を室２４６に接続するように 起動される。室２４６が加圧されてプレスラムシリンダロッド２４０を引っ込め る。これにより、プレスラム２４８が上昇され、ダイ上半分を開き、仕上がり部 品２００（筒ブランクＴからハイドロフォーミングされた）が除去され得る。 図１６は、図１５に図示されたハイドロフォーミング動作ステージを示す拡大 横方向断面図であり、ダイアセンブリ２２８の部品をより明瞭に示す。図１５及 び１６において、部品２００が形成されておりダイが開かれている。 本発明は、筒端係合構造体が単一の筒端押圧構成要素のみから成り、反対の筒 端係合構成要素が固定構成要素であることを意図していることが理解されるべき である。これは前述の実施の形態とは反対で、そこでは筒端係合構造体は互いに 近接するように移動する二つの移動可能構成要素から成る。 同様に、圧力増強構造体は、筒部品の一方の端のみ又は両端から高圧流体を提 供してもよい。 上述の発明は、初期コストを減少し、三分の一程でハイドロフォーミング設備 を購入できる。また、本発明は作動及び維持コストを減少する。 本発明は、限定された数の実施の形態を参照して開示及び説明されたが、本発 明の精神及び範囲から離れることなく、バリエーション及び変更がなされ得る。 従って、以下の請求項は、ここで開示される原理及び利点に従って、全てのこの ような変更、バリエーション及び等価な物をカバーすることが意図される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年４月５日（１９９９．４．５） 【補正内容】 請求の範囲 １． 筒状金属ブランクをハイドロフォーミングするための装置であって、 ダイキャビティ（１９０，２６２）を画定する内側ダイ表面を有するダイ構造 体（１２、２２８）を有し、前記ダイキャビティ（１９０，２６２）が筒状金属 ブランクを収容するように構成及び配置され、 ハイドロフォーミング流体源（８０、３３０）を有し、 前記ダイキャビティ（１９０，２６２）内の前記筒状金属ブランクの両端に係 合して実質的にシールするように構成及び配置される流体駆動される筒端係合構 造体（３６，３８，２８２，３０４）を有し、前記筒端係合構造体（３６，３８ ，２８２，３０４）が前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮するように移動可 能であり、前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）が前記ハイドロ フォーミング流体源（８０、３３０）からハイドロフォーミング流体を収容する ように構成及び配置されると共にハイドロフォーミング流体が前記筒状金属ブラ ンクの内側へ提供できるハイドロフォーミング流体出口（１５０，３０６）を有 し、 前記筒状金属ブランクの内部へ提供されたハイドロフォーミング流体を加圧す るように移動可能に構成及び配置され、それにより前記筒状金属ブランクの外表 面が略前記内側ダイ表面に一致するまで前記ブランクの径を膨張する流体駆動さ れる圧力増強構造体（１１０，３００）を有し、 前記流体駆動される圧力増強構造体（１１０，３００）及び前記流体駆動され る筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）へ加圧下で作動流体を供給す るように構成及び配置された単一の流体出力源（２２，３４０）を有し、 前記ハイドロフォーミング装置は、ａ）前記圧力増強構造体（１１０，３００ ）を移動してそれにより前記筒状金属ブランクの内側へ供給されたハイドロフォ ーミング流体を加圧して前記筒状金属ブランクの径を膨張して前記筒状金属ブラ ンクの外表面を前記内側ダイ表面のそれに一致するために前記流体駆動される圧 力増強構造体（１１０，３００）へ、及びｂ）前記径が膨張された筒状金属ブラ ンクの壁厚を補充し所定の範囲内に前記筒状金属ブランクの壁厚を 維持するために、前記単一の流体出力源が加圧下で前記作動流体を前記流体駆動 される筒端係合構造体へ提供し、前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３ ０４）に前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮し前記径が膨張された筒状ブラ ンクの金属材料を長手方向内方へ流させることにより前記筒端係合構造体（３６ ，３８，２８２，３０４）を移動するように前記流体駆動される筒端係合構造体 へ、前記単一の流体出力源が圧力下で前記作動流体を提供することを特徴とする 、 筒状金属ブランクのハイドロフォーミング装置。 ２．前記流体駆動される筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）は、前 記ダイ構造体（１２、２２８）の両側に配置された一対の移動可能筒端係合部材 よりなる、請求項１に記載の装置。 ３．前記筒端係合部材の各々は、中に形成された長尺状のボアを有し、 前記圧力増強構造体（１１０，３００）は、前記ダイ構造体の両側に配置され た一対の圧力増強部材よりなり、前記圧力増強部材の各々は、前記筒端係合構造 体（３６，３８，２８２，３０４）の前記ボアの内の関連する一つ内に取付られ 、 前記圧力増強部材の各々は、前記ボアの内の関連する一つ内の圧力増強室を画 定し、 前記筒端係合部材が前記筒状金属ブランクの両端と係合すると、前記圧力増強 室は、前記流体支持出口を介して前記ダイキャビティ（１９０，２６２）内の筒 状金属ブランク内と流体連通し、前記圧力増強部材の長手方向内方への移動によ り前記圧力増強部材の各々の容量が減少され、それにより前記筒状金属ブランク の内側へ提供されたハイドロフォーミング流体を加圧して前記筒状金属ブランク の径を膨張し、前記筒状金属ブランクの径を前記内側ダイ表面のそれと一致させ る、請求項２に記載の装置。 ４．筒状金属ブランクをハイドロフォーミングするための装置であって、 ダィキャビティ（１９０，２６２）を画定する内側ダイ表面を有するダイ構造 体（１２、２２８）を有し、前記ダイキャビティ（１９０，２６２）が筒状金属 ブランクを収容するように構成及び配置され、 ハイドロフォーミング流体源（８０、３３０）を有し、 前記ダイキャビティ（１９０，２６２）内の前記筒状金属ブランクの両端に係 合して実質的にシールするように構成及び配置される流体駆動される筒端係合構 造体（３６，３８，２８２，３０４）を有し、前記筒端係合構造体（３６，３８ ，２８２，３０４）が前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮するように移動可 能であり、前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）が前記ハイドロ フォーミング流体源（８０、３３０）からハイドロフォーミング流体を収容する ように構成及び配置されると共にハイドロフォーミング流体が前記筒状金属ブラ ンクの内側へ提供できるハイドロフォーミング流体出口（１５０，３０６）を有 し、 前記筒状金属ブランクの内部へ提供されたハイドロフォーミング流体を加圧す るように移動可能に構成及び配置され、それにより前記筒状金属ブランクの外表 面が略前記内側ダイ表面に一致するまで前記ブランクの径を膨張する流体駆動さ れる圧力増強構造体（１１０，３００）を有し、 前記ハイドロフォーミング装置は、前記筒端係合構造体が、中に長尺状ボアを 有する少なくとも一つの筒端係合部材よりなり、前記流体駆動される圧力増強構 造体は、前記少なくとも一つの筒端係合部材の前記長手方向ボア内に取リ付けら れた圧力増強部材を含むことを特徴とする、筒状金属ブランクのハイドロフォー ミング装置。 ５．前記ダイ構造体（１２、２２８）は、移動可能上側ダイ部分と固定下側ダイ 部分より成り、前記上側ダイ部分は、前記下側ダイ部分とで前記ダイキャビティ （１９０，２６２）を画定する閉鎖位置と、下側ダイ部分へ前記筒状金属ブラン クを配置できると共にそこから前記筒状金属ブランクを取り出すことが出きる開 放位置との間で移動可能であり、前記上側ダイ部分を前記閉鎖位置と前記開放位 置との間で移動するために、前記単一の流体出力源（２２，３４０）が前記作動 流体を前記上側ダイ部分へ供給する、請求項２に記載の装置。 ６．前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）は、内側キャビティを 有する筒端係合筒状部材より成り、前記圧力増強構造体（１１０，３００）は、 前記筒端係合筒状部材内に前記筒端係合筒状部材に対して移動可能に配置 される移動可能部材より成る、請求項１に記載の装置。 ７．前記ハイドロフォーミング流体源は、前記筒端係合構造体（３６，３８，２ ８２，３０４）よりも高い位置に配置されており、それにより前記ハイドロフォ ーミングが重力下で前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）へ提供 される、請求項１に記載の装置。 ８．前記筒端係合部材の一つは、内側キャビティを有し、前記圧力増強構造体（ １１０，３００）は、前記筒端係合部材の前記一つの中に配置される移動可能部 材を含む、請求項２に記載の装置。 ９．前記ハイドロフォーミング流体源（８０、３３０）及び前記単一の流体出力 源（２２，３４０）を前記圧力増強構造体（１１０，３００）及び前記筒端係合 構造体（３６，３８，２８２，３０４）に連通するバルブアセンブリを更に有し 、前記バルブアセンブリは、作動流体が前記筒状金属ブランクを圧縮するように 前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）を移動すると共に前記筒状 金属ブランク内のハイドロフォーミング流体を加圧するように前記圧力増強構造 体（１１０，３００）を移動して、前記所定の範囲内に前記筒状金属ブランクの 壁厚を維持しながら、前記筒状金属ブランクを膨張するように作動流体を向け、 前記バルブアセンブリは、前記作動流体を前記筒状金属ブランクの前記両端から 離れるように前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）を移動すると 共に前記ハイドロフォーミング動作後、前記ハイドロフォーミング流体を脱圧す るように前記圧力増強構造体（１１０，３００）を移動させるように前記作動流 体を向けるために調節可能である、請求項１に記載の装置。 １０．前記所定の範囲は、元の筒状金属ブランクの前記壁厚の±１０％である、 請求項１に記載の装置。 １１．筒状金属ブランクをハイドロフォーミングするための装置であって、 ダイキャビティ（１９０，２６２）を画定する内側ダイ表面を有するダイ構造 体（１２、２２８）を有し、前記ダイキャビティ（１９０，２６２）が前記筒状 金属ブランクを収容するように構成及び配置され、 前記ダイキャビティ（１９０，２６２）より高い位置に配置され、重力下で ブランク充填ハイドロフォーミング流体を前記筒状金属ブランクの内側へ提供し て前記筒状金属ブランクを充填するように構成及び配置されたハイドロフォーミ ング流体源（８０、３３０）を有し、 前記ダイキャビティ（１９０，２６２）内の前記筒状金属ブランクの両端に係 合すると共に前記両端を実質的にシールするように流体駆動される筒端係合構造 体（３６，３８，２８２，３０４）を有し、前記筒端係合構造体（３６，３８， ２８２，３０４）は、前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮するように移動可 能であり、 前記筒状金属ブランクの内側へ提供された前記ハイドロフォーミング流体を加 圧して前記筒状金属ブランクの外表面が前記内側ダイ表面と略一致するまで前記 ブランクの径を膨張させるために作動流体圧に応答して移動可能な流体駆動され る圧力増強構造体（１１０，３００）を有し、 前記流体駆動される筒端係合構造体は、前記径方向へ膨張された筒状金属ブラ ンクの壁厚を補充し所定の範囲内に前記壁厚を維持するために、前記筒端係合構 造体が前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮し、前記径が膨張された筒状ブラ ンクの金属材料を長手方向内方へ流させるように作動流体圧に応答して移動可能 であり、 前記ハイドロフォーミング装置は、前記筒状金属ブランクの両端が前記流体駆 動される筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）との係合によりシール された後、前記流体源から追加のハイドロフォーミング流体が前記流体駆動され る筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）を介して前記ブランクへ提供 可能とされるように前記ダイキャビティよりも高く配置された前記ハイドロフォ ーミング流体源（８０、３３０）と前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２， ３０４）が連通され、前記追加のハイドロフォーミング流体が前記流体駆動され る圧力増強構造体（１１０，３００）により使用されて前記ブランクの前記径を 膨張することを特徴とする、筒状金属ブランクのハイドロフォーミング装置。 １２．前記ハイドロフォーミング流体源（８０、３３０）は、前記筒状金属ブラ ンクの両端との前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）の係合 に先立って、前記ハイドロフォーミング流体を第１のパスを介して供給して前記 筒状金属ブランクに充填し、前記ハイドロフォーミング流体源（８０、３３０） は、前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）が前記筒状金属ブラン クの両端に係合した後、前記ハイドロフォーミング流体を前記第１のパスとは異 なる第２のパスを介して前記筒端係合構造体（３６，３８，２８２，３０４）へ 及び前記流体供給出口（１５０，３０６）を介して前記筒状金属ブランクへ提供 する、請求項１１に記載の装置。 １３．前記ハイドロフォーミング流体は、重力下で前記第１のパス及び前記第２ のパスを通過するように押圧される、請求項１２に記載の装置。 １４．前記第２のパスは、ハイドロフォーミング流体の前記筒端係合構造体（３ ６，３８，２８２，３０４）へのフローを促進するポンプを含む、請求項１３に 記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ホートン、フランク エー. アメリカ合衆国 48309 ミシガン州 ロ チェスター ヒルズ チャルマーズ ドラ イブ 1993 (72)発明者 リー、アーサー エル. カナダ国 エル４ジー ５アール８ オン タリオ州 オーロラ アルベリー クレセ ント 38 【要約の続き】 れる圧力増強構造体（１１０）へ提供する。また、単一 の流体出力源（２２）は、径が膨張された筒状金属ブラ ンクの壁厚を補充し、所定の範囲内でその壁厚を維持す るために、加圧下で作動流体を流体駆動される筒端係合 構造体へ提供して、筒端係合構造体（３６）が筒状金属 ブランクを長手方向へ圧縮し、径方向へ膨張された筒状 ブランクの金属材料を長手方向内方へ流すことを可能と する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．筒状金属ブランクをハイドロフォーミングするための装置であって、 ダイキャビティを画定する内側ダイ表面を有するダイ構造体を有し、前記ダイ キャビティが筒状金属ブランクを収容するように構成及び配置され、 ハイドロフォーミング流体源を有し、 前記ダイキャビティ内の前記筒状金属ブランクの両端に係合して実質的にシー ルするように構成及び配置される流体駆動される筒端係合構造体を有し、前記筒 端係合構造体が前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮するように移動可能であ り、前記筒端係合構造体が前記ハイドロフォーミング流体源からハイドロフォー ミング流体を収容するように構成及び配置されると共にハイドロフォーミング流 体が前記筒状金属ブランクの内側へ提供できるハイドロフォーミング流体出口を 有し、 前記筒状金属ブランクの内部へ提供されたハイドロフォーミング流体を加圧す るように移動可能に構成及び配置され、それにより前記筒状金属ブランクの外表 面が略前記内側ダイ表面に一致するまで前記ブランクの径を膨張する流体駆動さ れる圧力増強構造体を有し、 前記流体駆動される圧力増強構造体及び前記流体駆動される筒端係合構造体へ 加圧下で作動流体を供給するように構成及び配置された単一の流体出力源を有し 、前記圧力増強構造体を移動してそれにより前記筒状金属ブランクの内側へ供給 されたハイドロフォーミング流体を加圧して前記筒状金属ブランクの径を膨張し て前記筒状金属ブランクの外表面を前記内側ダイ表面のそれに一致するために、 前記単一の流体出力源が圧力下で前記作動流体を前記流体駆動される圧力増強構 造体へ供給し、前記径が膨張された筒状金属ブランクの壁厚を補充し所定の範囲 内に前記筒状金属ブランクの壁厚を維持するために、前記単一の流体出力源が加 圧下で前記作動流体を前記流体駆動される筒端係合構造体へ提供し、前記筒端係 合構造体に前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮し前記径が膨張された筒状ブ ランクの金属材料を長手方向内方へ流させる、 筒状金属ブランクのハイドロフォーミング装置。 ２．前記流体駆動される筒端係合構造体は、前記ダイ構造体の両側に配置された 一対の移動可能筒端係合部材よりなる、請求項１に記載の装置。 ３．前記筒端係合部材の各々は、中に形成された長尺状のボアを有し、 前記圧力増強構造体は、前記ダイ構造体の両側に配置された一対の圧力増強部 材よりなり、前記圧力増強部材の各々は、前記筒端係合構造体の前記ボアの内の 関連する一つ内に取付られ、 前記圧力増強部材の各々は、前記ボアの内の関連する一つ内に圧力増強室を画 定し、 前記筒端係合部材が前記筒状金属ブランクの両端と係合すると、前記圧力増強 室は、前記流体支持出口を介して前記ダイキャビティ内の筒状金属ブランク内と 流体連通し、前記圧力増強部材の長手方向内方への移動により前記圧力増強部材 の各々の容量が減少され、それにより前記筒状金属ブランクの内側へ提供された ハイドロフォーミング流体を加圧して前記筒状金属ブランクの径を膨張し、前記 筒状金属ブランクの径を前記内側ダイ表面のそれと一致させる、請求項２に記載 の装置。 ４．前記筒端係合構造体は、前記ダイ構造体の両端に配置された一対の筒端係合 部材よりなり、前記筒端係合部材の一つは、中に形成された長尺状ボアを有し、 前記単一の圧力増強構造体は、前記ダイ構造体の両端の一方に配置された単一の 圧力増強部材より成り、前記単一の圧力増強部材は、前記筒端係合部材の内の前 記一つの前記長尺状ボア内に取り付けられ、前記筒端係合部材が前記筒状金属ブ ランクの両端に係合すると、前記圧力増強部材は、前記筒端係合部材の前記一つ の流体供給出口を介して前記ダイキャビティ内の前記筒状金属ブランクの内側と 流体連通し、前記単一の圧力増強部材の長手方向内方への移動により前記圧力増 強部材の容量が減少され、それにより前記筒状金属ブランクの内側へ提供された ハイドロフォーミング流体を加圧し、前記筒状金属ブランクの径を膨張して前記 筒状金属ブランクの外形状を前記内側ダイ表面のそれと一致させる、請求項１に 記載の装置。 ５．前記ダイ構造体は、移動可能上側ダイ部分と固定下側ダイ部分より成り、前 記上側ダイ部分は、前記下側ダイ部分とで前記ダイキャビティを画定する閉 鎖位置と、下側ダイ部分へ前記筒状金属ブランクを配置できると共にそこから前 記筒状金属ブランクを取り出すことが出きる開放位置との間で移動可能であり、 前記上側ダイ部分を前記閉鎖位置と前記開放位置との間で移動するために、前記 単一の流体出力源が前記作動流体を前記上側ダイ部分へ供給する、請求項２に記 載の装置。 ６．前記筒端係合構造体は、内側キャビティを有する筒端係合筒状部材より成り 、前記圧力増強構造体は、前記筒端係合筒状部材内に前記筒端係合筒状部材に対 して移動可能に配置される移動可能部材より成る、請求項１に記載の装置。 ７．前記ハイドロフォーミング流体源は、前記筒端係合構造体よりも高い位置に 配置されており、それにより前記ハイドロフォーミングが重力下で前記筒端係合 構造体へ提供される、請求項１に記載の装置。 ８．前記筒端係合部材の一つは、内側キャビティを有し、前記圧力増強構造体は 、前記筒端係合部材の前記一つの中に配置される移動可能部材を含む、請求項２ に記載の装置。 ９．前記ハイドロフォーミング流体源及び前記単一の流体出力源を前記圧力増強 構造体及び前記筒端係合構造体に連通するバルブアセンブリを更に有し、前記バ ルブアセンブリは、作動流体が前記筒状金属ブランクを圧縮するように前記筒端 係合構造体を移動すると共に前記筒状金属ブランク内のハイドロフォーミング流 体を加圧するように前記圧力増強構造体を移動して、前記所定の範囲内に前記筒 状金属ブランクの壁厚を維持しながら、前記筒状金属ブランクを膨張するように 作動流体を向け、前記バルブアセンブリは、前記作動流体を前記筒状金属ブラン クの前記両端から離れるように前記筒端係合構造体を移動すると共に前記ハイド ロフォーミング動作後、前記ハイドロフォーミング流体を脱圧するように前記圧 力増強構造体を移動させるように前記作動流体を向けるために調節可能である、 請求項１に記載の装置。 １０．前記所定の範囲は、元の筒状金属ブランクの前記壁厚の±１０％である、 請求項１に記載の装置。 １１．筒状金属ブランクをハイドロフォーミングするための装置であって、 ダイキャビティを画定する内側ダイ表面を有するダイ構造体を有し、前記ダ イキャビティ前記筒状金属ブランクを収容するように構成及び配置され、 前記ダイキャビティより高い位置に配置され、重力下でハイドロフォーミング 流体を前記筒状金属ブランクの内側へ提供するように構成及び配置されたハイド ロフォーミング流体源を有し、 前記ダイキャビティ内の前記筒状金属ブランクの両端に係合すると共に前記両 端を実質的にシールするように流体駆動される筒端係合構造体を有し、前記筒端 係合構造体は、前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮するように移動可能であ り、 前記筒端係合構造体が前記ハイドロフォーミング流体源からハイドロフォーミ ング流体を収容するように構成及び配置されると共にハイドロフォーミング流体 が前記筒状金属ブランクの内側へ提供され得るハイドロフォーミング流体供給出 口を有し、ハイドロフォーミング流体圧に応答して、前記筒状金属ブランクの内 側へ提供された前記ハイドロフォーミング流体を加圧して前記筒状金属ブランク の外表面が前記内側ダイ表面のそれと略一致するまで、前記ブランクの径を膨張 するように移動可能な流体駆動される圧力増強構造体を有し、前記流体駆動され る筒端係合構造体は、前記径方向へ膨張された筒状金属ブランクの壁厚を補充し 所定の範囲内に前記壁厚を維持するために、作動流体圧に応答して、前記筒端係 合構造体が前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮すると共に径方向へ膨張され た筒状ブランクの金属材料を長手方向内方へ流させることを可能とするように移 動可能である、筒状金属ブランクのハイドロフォーミング装置。 １２．前記ハイドロフォーミング流体源は、前記筒状金属ブランクの両端との前 記筒端係合構造体の係合に先立って、前記ハイドロフォーミング流体を第１のパ スを介して供給して前記筒状金属ブランクに充填し、前記ハイドロフォーミング 流体源は、前記筒端係合構造体が前記筒状金属ブランクの両端に係合した後、前 記ハイドロフォーミング流体を前記第１のパスとは異なる第２のパスを介して前 記筒端係合構造体へ及び前記流体供給出口を介して前記筒状金属ブランクへ提供 する、請求項１１に記載の装置。 １３．前記ハイドロフォーミング流体は、重力下で前記第１のパス及び前記第 ２のパスを通過するように押圧される、請求項１２に記載の装置。 １４．前記第２のパスは、ハイドロフォーミング流体の前記筒端係合構造体への フローを促進するポンプを含む、請求項１３に記載の装置。