JP4493733B2 - 高圧ハイドロフォーミングプレス - Google Patents
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Description
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36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62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92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100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144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。
流体供給出口(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160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28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の流体供給出口(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の流体供給出口(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、ポンプ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168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98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、2000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、圧カラム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232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258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292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276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286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276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288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300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344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352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238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240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の開口により起動され、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314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260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370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372を通りライン374を介して下側のハイドロフォーミング流体リザーバ320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308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±10%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312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380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314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。
Claims (10)
- 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、
前記単一の流体出力源(22,340)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させるために、前記流体駆動される圧力増強構造体(110,300)へ加圧された前記作動流体を提供すると共に、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、前記筒端係合構造体(36,38,282,304)を移動して前記筒状金属ブランクを長手方向へ圧縮することにより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動させるよう、加圧された前記作動流体を前記流体駆動される筒端係合構造体(36,38,282,304)へ提供し、
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り、
前記筒端係合部材の各々は、中に形成された長尺状の流体供給出口を有し、
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部材であって、前記流体供給出口と接続する圧力増強室を画定するよう設けられ、
前記筒端係合部材が前記筒状金属ブランクの両端と係合すると、前記圧力増強室は、前記流体供給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、前記圧力増強構造体の長手方向内方への移動により前記圧力増強室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よう構成され、前記筒端係合部材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中に配置される移動可能部材を含み、その長手方向内方への移動により前記圧力増強室の各々の容量が減少されるとともに、前記筒端係合構造体は加圧された前記作動流体が提供される中間室を前記圧力増強構造体との間に画定するよう構成され、前記移動可能部材は前記中間室の容量を減少する方向に移動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。 - 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り、
前記筒端係合部材の各々は、中に形成された長尺状の流体供給出口を有し、
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部材であって、前記流体供給出口と接続する圧力増強室を画定するよう設けられ、
前記筒端係合部材が前記筒状金属ブランクの両端と係合すると、前記圧力増強室は、前記流体供給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、前記圧力増強構造体の長手方向内方への移動により前記圧力増強室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よう構成され、前記筒端係合部材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中に配置される移動可能部材を含み、その長手方向内方への移動により前記圧力増強室の各々の容量が減少されるとともに、前記筒端係合構造体は加圧された前記作動流体が提供される中間室を前記圧力増強構造体との間に画定するよう構成され、前記移動可能部材は前記中間室の容量を減少する方向に移動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。 - 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1に記載の装置。
- 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(36,38,282,304)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。
- 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。
- 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。
- 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し、
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り、
前記筒端係合部材の各々は、中に形成された長尺状の流体供給出口を有し、
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部材であって、前記流体供給出口と接続する圧力増強室を画定するよう設けられ、
前記筒端係合部材が前記筒状金属ブランクの両端と係合すると、前記圧力増強室は、前記流体供給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、前記圧力増強構造体の長手方向内方への移動により前記圧力増強室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よう構成され、前記筒端係合部材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中に配置される移動可能部材を含み、その長手方向内方への移動により前記圧力増強室の各々の容量が減少されるとともに、前記筒端係合構造体は加圧された前記作動流体が提供される中間室を前記圧力増強構造体との間に画定するよう構成され、前記移動可能部材は前記中間室の容量を減少する方向に移動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。 - 前記ハイドロフォーミング流体源(80、330)は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7に記載の装置。
- 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8に記載の装置。
- 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(36,38,282,304)へのフローを促進するポンプを含む、請求項9に記載の装置。
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