DE102009035406B4

DE102009035406B4 - Hydraulikzylinder mit drei positiven Positionsstopps

Info

Publication number: DE102009035406B4
Application number: DE102009035406.9A
Authority: DE
Inventors: Chris E. PETERS
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: US20100186478A1; DE102009035406A1; CA2674058C; CA2674058A1; US8424360B2

Abstract

Hydraulikzylinder, der betrieben werden kann, um eine Montageplatte oder ähnliches zwischen drei Positionen zu bewegen, wobei der Zylinder umfasst:einen Antriebskolben (52), an dem die Montageplatte befestigt werden kann,einen Haltekolben (64),ein Gehäuse (40, 44), das den Antriebskolben (52) und den Haltekolben (64) aufnimmt und eine erste Hydraulikkammer (56) in Nachbarschaft zu dem Antriebskolben (52), eine zweite Hydraulikkammer (68) in Nachbarschaft zu dem Haltekolben (64) und eine dritte Hydraulikkammer (76) in Nachbarschaft zu dem Antriebskolben (52) und dem Haltekolben (64) bildet, wobei die erste Hydraulikkammer (56), die zweite Hydraulikkammer (68) und die dritte Hydraulikkammer (76) in einer Fluidverbindung mit jeweils einer ersten, einer zweiten und einer dritten Hydrauliköffnung (60, 72, 80) stehen,wobei die erste Hydraulikkammer (56) und der Antriebskolben (52) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des unter Druck gesetzten Hydraulikfluids zu der ersten Hydrauliköffnung (60) den Antriebskolben (52) relativ zu dem Gehäuse (40, 44) zurückzieht, bis der Antriebskolben (52) gegen einen positiven Stopp stößt, um ein weiteres Zurückziehen des Antriebskolbens (52) zu verhindern,wobei die zweite Hydraulikkammer (68) und der Haltekolben (64) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des unter Druck stehenden Hydraulikfluids zu der zweiten Hydrauliköffnung (72) den Haltekolben (64) und den Antriebskolben (52) zu einer mittleren Position relativ zu dem Gehäuse (40 ,44) ausfährt, an der der Haltekolben (64) gegen einen positiven Stopp stößt, um eine weitere Bewegung des Antriebskolbens (52) zu verhindern, undwobei die dritte Hydraulikkammer (76), der Haltekolben (64) und der Antriebskolben (52) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des Hydraulikfluids zu der dritten Hydraulikkammer (76) den Antriebskolben (52) relativ zu dem Gehäuse (40, 44) ausfährt, wo der Antriebskolben (52) gegen einen positiven Stopp stößt, um ein weiteres Ausfahren des Antriebskolbens (52) zu verhindern,wobei die dritte Hydraulikkammer (76) des Weiteren konfiguriert ist, dass eine Reaktionskraft, während des Ausfahrens des Antriebskolbens (52), gegen den Haltekolben (64) wirkt, wobei die zweite Hydraulikkammer (68) druckreduziert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder, der drei verschiedene Positionen vorsieht. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Hydraulikzylinder, der drei positive Positionsstopps vorsieht und ein relativ kleines Volumen einnimmt.
Das Hydroformen von Hohlgliedern aus Stahl oder anderen Metallen findet zunehmend Verbreitung. Durch ein Hydroformen können die Herstellungskosten von Hohlgliedern im Vergleich zu einem herkömmlichen Stanzen, Schweißen oder anderen Herstellungstechniken reduziert werden. Weiterhin kann die Qualität (Stärke, Toleranzen usw.) der fertigen hydrogeformten Glieder die Qualität von mit herkömmlichen Techniken ausgebildeten Gliedern übersteigen.
Nachdem ein Glied hydrogeformt wurde, sind gewöhnlich eine Reihe von zusätzlichen Herstellungsoperationen und/oder Formungsschritten erforderlich. In einer üblichen nach der Formung ausgeführten Operation werden eine oder mehrere Öffnungen in dem Glied ausgebildet, wobei ein ziemlich großer Aufwand betrieben werden muss, um diese Öffnungen in dem Glied durch ein Lochen auszubilden, während sich das geformte Glied noch in der Hydroform befindet.
Gewöhnlich wird ein Lochen verwendet, um die gewünschten Öffnungen in den hydrogeformten Gliedern auszubilden, wobei jedoch weiterhin Schwierigkeiten mit den Lochtechnologien bestehen. Insbesondere kann die Größe der für das Lochen verwendeten Zylinder die Anzahl der Öffnungen, die in einem Bereich des Glieds ausgebildet werden können, einschränken, weil kein ausreichendes Volumen verfügbar ist, um die Zylinder in dem betreffenden Bereich aufzunehmen. Weiterhin kann die Qualität (Form und/oder saubere Kanten) der Öffnung nicht zufrieden stellend sein.
Um diese Probleme zu beseitigen, wurden Lochsysteme entwickelt, die ein negatives Lochen verwenden. in einem negativen Lochsystem wird ein Locheisen während eines Teils des Hydroformungszyklus zurückgezogen, sodass der zu lochende Teil des geformten Glieds von dem geformten Glied nach außen gezogen wird. Das Locheisen wird dann in den nach außen gezogenen Teil hinein ausgefahren, um den verdünnten Bereich zu durchstoßen und die gewünschte Öffnung zu bilden. indem der zu lochende Teil zuerst nach außen gezogen wird, wird die für das Lochen aufzuwendende Kraft reduziert, sodass ein kleinerer Zylinder für eine bestimmte Größe der Öffnung verwendet werden kann und eine bessere Qualität der Öffnung erzielt werden kann.
Das negative Lochen bietet verschiedene Vorteile, wobei sich aber die Konfiguration und die Steuerung von herkömmlichen Hydraulikzylindern für ein negatives Lochen als schwierig und/oder kostspielig herausgestellt haben.
Die JP S50-127 071 A offenbart einen Hydraulikzylinder mit einem ersten Kolben und einem zweiten Kolben, wobei der Hydraulikzylinder in drei unterschiedlichen Positionen betrieben werden kann.
Es besteht also ein Bedarf für einen Zylinder, der drei positive Positionen vorsieht, die für ein negatives Lochen oder andere Anwendungen verwendet werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen Hydraulikzylinder anzugeben, der wenigstens einen Nachteil aus dem Stand der Technik beseitigen oder abschwächen kann.
Zur Lösung des vorgenannten Problems wird ein Hydraulikzylinder mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Hydroformungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8 angegeben.
Die vorliegende Erfindung gibt einen Hydraulikzylinder an, der gestattet, dass eine Montageplatte oder ähnliches zwischen drei Positionen bewegt wird. Die Montageplatte kann positiv an einer von drei verschiedenen Positionen positioniert werden, indem ein unter Druck gesetztes Hydraulikfluid zu Hydraulikfluidöffnungen an dem Zylinder zu- oder abgeführt wird. Durch das Vorsehen von entsprechenden positiven Stopps in Entsprechung zu jeder gewünschten Position kann auf komplexe und/oder kostspielige Hydrauliksteuermechanismen verzichtet werden. Der Zylinder ist insbesondere für das Durchführen von Lochoperationen einschließlich eines negativen Lochens in Verbindung mit Hydroformoperationen geeignet.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen verdeutlicht.
im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren verdeutlicht, in denen durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um identische Elemente anzugeben.

1 ist eine Querschnittansicht eines Teils einer Lochstation in einer Hydroform gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittansicht durch einen Hydraulikzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich der Zylinderstößel an einer ersten Position befindet.
3 ist eine Querschnittansicht des Hydraulikzylinders von 2, wobei sich der Zylinderstößel an einer zweiten Position befindet.
4 ist eine Querschnittansicht durch den Hydraulikzylinder von 2, wobei sich der Zylinderstößel an einer dritten Position befindet.

Eine Hydroformungsvorrichtung mit einer Lochstation ist in 1 durch das Bezugszeichen 20 angegeben. Die Vorrichtung 20 umfasst einen Formträger 24, eine Hydroform 28 und eine Lochstation, die ein Locheisen 32 und einen Drei-Positionen-Zylinder 36 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
2 bis 4 zeigen den Zylinder 36 im größeren Detail. Der Zylinder 36 umfasst ein oberes Gehäuse 40, ein unteres Gehäuse 44 und ein ringförmiges Verbindungsglied 48. Ein Antriebskolben 52 ist in dem Volumen angeordnet, das durch das obere Gehäuse 40 und das ringförmige Verbindungsglied 48 gebildet wird, und eine erste Hydraulikkammer 56 ist zwischen dem oberen Gehäuse 40 und dem Antriebskolben 52 gebildet und steht in einer Fluidverbindung mit einer ersten Hydraulikfluidöffnung 60. Wenn also ein unter Druck stehendes Fluid in die erste Hydraulikkammer 56 eingeführt wird, wird der Antriebskolben 52 zu einer zurückgezogenen Position (nach unten in der Figur) gedrückt.
Ein Haltekolben 64 ist in dem Volumen angeordnet, das durch das untere Gehäuse 44 und das ringförmige Verbindungsglied 48 gebildet wird, und eine zweite Hydraulikkammer 68 ist zwischen dem Haltekolben 64 und dem unteren Gehäuse 44 gebildet und steht in einer Fluidverbindung mit einer zweiten Hydrauliköffnung 72. Wenn das unter Druck stehende Hydraulikfluid in die zweite Hydraulikkammer 68 eingeführt wird, wird der Haltekolben 64 zu einer ausgefahrenen Position (nach oben in der Figur) gedrückt.
Eine dritte Hydraulikkammer 76 ist zwischen dem Antriebskolben 52 und dem Haltekolben 64 und durch das ringförmige Verbindungsglied 48 gebildet und steht in einer Fluidverbindung mit einer dritten Hydrauliköffnung 80. Wenn ein unter Druck stehendes Fluid in die dritte Hydraulikkammer 76 eingeführt wird, werden der Haltekolben 64 und der Antriebskolben 52 voneinander weg gedrückt.
Wie weiter oben genannt, besteht einer der Vorteile des Zylinders 36 darin, dass er positiv an einer von drei Positionen positioniert werden kann. Insbesondere ist der Zylinder 36 in 2 an einer mittleren Position gezeigt, die erhalten wird, indem ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu einer zweiten Hydrauliköffnung 72 und damit zu einer zweiten Hydraulikkammer 68 zugeführt wird und der Druck aus der dritten Hydraulikkammer 76 über die Hydrauliköffnung 80 abgelassen wird. Das unter Druck stehende Fluid in der zweiten Hydraulikkammer 68 wirkt gegen den Haltekolben 64, um diesen zu dem ringförmigen Verbindungsglied 48 zu drücken, gegen das er an den Flächen 84 stößt, die damit als positiver Stopp für diese mittlere Position wirken.
Falls der Zylinder 36 nicht in der Ausrichtung von 2 montiert ist und der Antriebskolben 52 unerwünschterweise durch die Schwerkraft ausgefahren wird, kann das unter Druck stehende Fluid (dessen Druck relativ zu dem in die zweite Hydraulikkammer 68 eingeführten Hydraulikfluid reduziert ist) zu der ersten Hydrauliköffnung 60 und zu der ersten Hydraulikkammer 56 geführt werden, um den Antriebskolben 52 zu der zurückgezogenen Position zu drücken und dort zu halten. Dabei stößt der Antriebskolben 52 gegen den Haltekolben 64 an den Flächen 88, die als positiver Stopp für den Antriebskolben 52 wirken.
Wenn der Zylinder 36 verwendet wird, um Lochoperationen in einem Hydroformungssystem auszuführen, kann die in 2 gezeigte mittlere Position verwendet werden, um das Locheisen 32 (das an der Montageplatte 92 befestigt ist, die wiederum an dem Antriebskolben 52 befestigt ist) bündig anschließend in der Hydroform 28 zu positionieren, während das Hydroformen des Glieds ausgeführt wird.
in 3 ist der Zylinder 36 in einer zurückgezogenen Position gezeigt, die erhalten wird, wenn der Druck der zweiten Hydraulikkammer 68 und der dritten Hydraulikkammer 76 abgelassen wird und ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid über die Hydrauliköffnung 60 zu der ersten Hydraulikkammer 56 zugeführt wird. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid in der ersten Hydraulikkammer 56 wirkt gegen den Antriebskolben 52 und drückt diesen zu dem ringförmigen Verbindungsglied 48, das wiederum gegen die Flächen 96 stößt, sodass diese als positiver Stopp für diese zurückgezogene Position wirken.
Wenn der Zylinder 36 verwendet wird, um Lochoperationen in einem Hydroformungssystem auszuführen, kann die in 3 gezeigte zurückgezogene Position verwendet werden, um das Locheisen 32 an einer negativen Lochposition in der Hydroform 28 zu positionieren.
in 4 ist der Zylinder 36 in einer ausgefahrenen Position gezeigt, die erhalten wird, indem der Druck aus der ersten Hydraulikkammer 56 und der zweiten Hydraulikkammer 68 abgelassen wird und ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu der dritten Hydraulikkammer 76 zugeführt wird.
Das unter Druck stehende Hydraulikfluid in der dritten Hydraulikkammer 76 wirkt gegen den Antriebskolben 52 (mit einer Reaktionskraft gegen den Haltekolben 64) und fährt den Antriebskolben 52 aus, bis dieser gegen die Fläche 100 stößt, die als ein positiver Stopp wirkt.
Wenn der Zylinder 36 verwendet wird, um Lochoperationen in einem Hydroformungssystem auszuführen, kann die in 4 gezeigte ausgefahrene Position verwendet werden, um das Locheisen 32 an einer positiven Lochposition in der Hydroform 28 zu positionieren.
Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass der Zylinder 36 ermöglicht, dass eine Montageplatte 92 oder ähnliches positiv an einer von drei verschiedenen Positionen positioniert wird, indem ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu oder von den drei Hydraulikfluidöffnungen 60, 72 und 80 zu- oder abgeführt wird. Indem entsprechende positive Stopps in Entsprechung zu den gewünschten Positionen vorgesehen werden, kann auf komplexe und/oder kostspielige Hydrauliksteuermechanismen verzichtet werden. Weiterhin kann der Aufbau des Zylinders 36 kompakt vorgesehen werden, sodass er ein relativ kleines Volumen einnimmt.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind beispielhaft für die vorliegende Erfindung, wobei der Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen vornehmen kann, ohne dass deshalb der durch die folgenden Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Hydraulikzylinder, der betrieben werden kann, um eine Montageplatte oder ähnliches zwischen drei Positionen zu bewegen, wobei der Zylinder umfasst: einen Antriebskolben (52), an dem die Montageplatte befestigt werden kann, einen Haltekolben (64), ein Gehäuse (40, 44), das den Antriebskolben (52) und den Haltekolben (64) aufnimmt und eine erste Hydraulikkammer (56) in Nachbarschaft zu dem Antriebskolben (52), eine zweite Hydraulikkammer (68) in Nachbarschaft zu dem Haltekolben (64) und eine dritte Hydraulikkammer (76) in Nachbarschaft zu dem Antriebskolben (52) und dem Haltekolben (64) bildet, wobei die erste Hydraulikkammer (56), die zweite Hydraulikkammer (68) und die dritte Hydraulikkammer (76) in einer Fluidverbindung mit jeweils einer ersten, einer zweiten und einer dritten Hydrauliköffnung (60, 72, 80) stehen, wobei die erste Hydraulikkammer (56) und der Antriebskolben (52) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des unter Druck gesetzten Hydraulikfluids zu der ersten Hydrauliköffnung (60) den Antriebskolben (52) relativ zu dem Gehäuse (40, 44) zurückzieht, bis der Antriebskolben (52) gegen einen positiven Stopp stößt, um ein weiteres Zurückziehen des Antriebskolbens (52) zu verhindern, wobei die zweite Hydraulikkammer (68) und der Haltekolben (64) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des unter Druck stehenden Hydraulikfluids zu der zweiten Hydrauliköffnung (72) den Haltekolben (64) und den Antriebskolben (52) zu einer mittleren Position relativ zu dem Gehäuse (40 ,44) ausfährt, an der der Haltekolben (64) gegen einen positiven Stopp stößt, um eine weitere Bewegung des Antriebskolbens (52) zu verhindern, und wobei die dritte Hydraulikkammer (76), der Haltekolben (64) und der Antriebskolben (52) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des Hydraulikfluids zu der dritten Hydraulikkammer (76) den Antriebskolben (52) relativ zu dem Gehäuse (40, 44) ausfährt, wo der Antriebskolben (52) gegen einen positiven Stopp stößt, um ein weiteres Ausfahren des Antriebskolbens (52) zu verhindern, wobei die dritte Hydraulikkammer (76) des Weiteren konfiguriert ist, dass eine Reaktionskraft, während des Ausfahrens des Antriebskolbens (52), gegen den Haltekolben (64) wirkt, wobei die zweite Hydraulikkammer (68) druckreduziert ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40 ,44) ein oberes Gehäuse (40) und ein unteres Gehäuse (44) umfasst.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekolben (64) in einem Volumen vorgesehen ist, das durch das untere Gehäuse (44) und ein ringförmiges Verbindungsglied (48) gebildet wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hydraulikkammer (68) zwischen dem Haltekolben (64) und dem unteren Gehäuse (44) gebildet ist, wobei die zweite Hydraulikkammer (68) in einer Fluidverbindung mit der zweiten Hydrauliköffnung (72) steht.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (52) in einem Volumen vorgesehen ist, das durch das obere Gehäuse (40) und das ringförmige Verbindungsglied (48) gebildet wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hydraulikkammer (56) zwischen dem oberen Gehäuse (40) und dem Antriebskolben (52) ausgebildet ist, wobei die erste Hydraulikkammer (56) in einer Fluidverbindung mit der ersten Hydrauliköffnung (60) steht.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Hydraulikkammer (76) zwischen dem Antriebskolben (52) und dem Haltekolben (64) und durch ein ringförmiges Verbindungsglied (48) gebildet wird, wobei die dritte Hydraulikkammer (76) in einer Fluidverbindung mit der dritten Hydrauliköffnung (80) steht.
Hydroformungsvorrichtung, die den Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 umfasst.