DE102015223303A1

DE102015223303A1 - Induktionserwärmungsvorrichtung eines rohteils

Info

Publication number: DE102015223303A1
Application number: DE102015223303.0A
Authority: DE
Inventors: Woo Ho YANG
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-03-09
Also published as: KR101765596B1; US20170066034A1; KR20170030394A; CN106521109A

Abstract

Eine Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils ist geliefert. Die Vorrichtung enthält ein Induktionserwärmungselement, das auf einem Tisch angeordnet ist, während dasselbe von einem Induktionserwärmungsziel durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Zudem ist eine Leistungseinheit zum Anlegen von Leistung an das Induktionserwärmungselement konfiguriert, um zu verursachen, dass das Induktionserwärmungselement einen Teil des Induktionserwärmungsziels erwärmt, und eine Kühleinheit konfiguriert, um das Induktionserwärmungselement zu kühlen.

Description

HINTERGRUND
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils, die ein Rohteil durch induktives Erwärmen von zumindest einem Teil des Rohteils zum Herstellen einer Fahrzeugkarosserie formt.
(b) Beschreibung der verwandten Technik
In letzter Zeit wurden zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs Bauteile entwickelt, die leicht sind, während dieselben eine hohe Festigkeit beibehalten. Gemäß einem strukturellen Charakteristikum eines Fahrzeugs wird ferner eine hohe Festigkeit oder hohe Zähigkeit erfordert. Bei der verwandten Technik wurde ein Verfahren zum Verbinden eines Teils, das aus einer wärmebehandelten Härtestahlplatte bzw. mittels Härten wärmebehandelten Stahlplatte hergestellt wird und eine hohe Festigkeit erfordert, und eine Teils, das aus einer gewöhnlichen Stahlplatte hergestellt wird und eine relativ geringe Festigkeit erfordert, durch Schweißen entwickelt.
Wenn ein Wärmeofen beim Wärmebehandeln des Teils, das eine hohe Festigkeit erfordert, verwendet wird, sind jedoch ein Raum zum Installieren des Wärmeofens und Kosten zum Betätigen des Wärmeofens erforderlich. Ferner kann es schwierig sein, einen Teil der Stahlplatte unter Verwendung des Wärmeofens zu erwärmen.
Die obigen Informationen, die in diesem Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der jemandem mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik hierzulande bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung liefert eine Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils, die zum leichteren Erwärmen eines Teils eines Rohteils auf kleinem Raum, Verringern der Produktionskosten und Verbessern der Produktivität fähig ist.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert eine Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils, die Folgendes enthalten kann: ein Induktionserwärmungselement, das von einem Induktionserwärmungsziel durch einen vorbestimmten Abstand beanstandet ist, um das Induktionserwärmungsziel induktiv zu erwärmen; und eine Leistungseinheit, die zum Anlegen von Leistung an das Induktionserwärmungselement konfiguriert ist.
Das Induktionserwärmungselement kann angeordnet sein, um zumindest einem Teil des Induktionserwärmungsziels zu entsprechen. Zudem kann das Induktionserwärmungselement in eine Rohrform ausgebildet werden und eine ebene Oberfläche enthalten, die dem Induktionserwärmungsziel gegenüberliegt. Das Induktionserwärmungselement kann entlang einer vorbestimmten Route ausgebildet werden, um einer Oberfläche des Induktionserwärmungsziels zu entsprechen, und zwei oder mehr Induktionsspulen können jeweils entlang Routen ausgebildet werden. Die zwei oder mehr Induktionsspulen können durch einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sein.
Ein Kühlmittel kann entlang eines Mittelabschnitts des Induktionserwärmungselements strömen, um ein Überhitzen des Induktionserwärmungselements zu verhindern. Ein Kühlmittelrohr kann entlang einem Mittelabschnitt des Induktionserwärmungselements angeordnet sein und ein Kühlmittel kann zugeführt werden, um durch das Kühlmittelrohr zu strömen. Ein Element (z. B. ein erster Teil), das nicht dem Induktionserwärmungselement des Induktionserwärmungsziels entspricht, kann mit einem Keramikblock in Kontakt stehen und durch einen Halter fixiert sein. Die Induktionserwärmungsvorrichtung kann ferner ein elastisches Element, das zum federnden Lagern des Keramikblocks konfiguriert ist, und einen Träger enthalten, der zum Lagern eines anderen Elements (z. B. ein zweiter Teil) konfiguriert ist, das mit dem Keramikblock nicht in Kontakt steht.
Eine andere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert eine Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils, die Folgendes enthalten kann: ein Induktionserwärmungselement, das auf einem Tisch angeordnet ist, während dasselbe von einem Induktionserwärmungsziel durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist; eine Leistungseinheit, die zum Anlegen von Leistung an das Induktionserwärmungselement konfiguriert ist, um dem Induktionserwärmungselement zu ermöglichen, einen Teil des Induktionserwärmungsziels zu erwärmen; und eine Kühleinheit, die zum Kühlen des Induktionserwärmungselements konfiguriert ist.
Die Kühleinheit kann Folgendes enthalten: ein Kühlmittelrohr, das entlang einem Mittelabschnitt des Induktionserwärmungselements angeordnet ist; und eine Kühlmittelpumpe, die zum Pumpen eines Kühlmittels, um durch das Kühlmittelrohr zu zirkulieren, konfiguriert ist. Die Induktionserwärmungsvorrichtung kann ferner ein Isolierelement enthalten, das zum Isolieren des Induktionserwärmungsziels von dem Tisch konfiguriert ist, und das Isolierelement kann ein keramischer Werkstoff sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher werden.
1 ist eine Perspektivansicht einer Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Induktionserwärmungsvorrichtung des Rohteils nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Querschnittsansicht der Induktionserwärmungsvorrichtung des Rohteils nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Ebenen-Querschnittsansicht der Induktionserwärmungsvorrichtung des Rohteils nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 ist eine Seiten-Querschnittsansicht der Induktionserwärmungsvorrichtung des Rohteils nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist klar, dass der Ausdruck „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, der hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen enthält, wie beispielsweise Personenkraftwagen, die Geländefahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Geschäftswagen enthalten, Wasserfahrzeuge, die eine Vielzahl von Booten und Schiffen enthalten, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Verbrennung, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen enthält (z. B. Brennstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen werden).
Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine” und „der/die/das” auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder” jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.
Sofern nicht speziell angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich, ist der Ausdruck „ca.”, wie hierin verwendet, als innerhalb eines Bereiches einer normalen Toleranz in der Technik, beispielsweise innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwertes, zu verstehen. „Ca.” kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0, 5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des genannten Wertes verstanden werden. Wenn nicht anderweitig aus dem Kontext klar, sind alle hierin gelieferten numerischen Werte durch den Ausdruck „ca.” modifiziert.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben werden.
1 ist eine Perspektivansicht einer Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 veranschaulicht, ist eine Induktionserwärmungsvorrichtung 199 eines Rohteils nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen eines Rohteils 100 und kann einen Tisch 200 und eine Leistungseinheit 120 enthalten. Das Rohteil 100 kann auf dem Tisch 200 der Induktionserwärmungsvorrichtung angeordnet (z. B. platziert, abgelegt, positioniert etc.) werden und die Leistungseinheit 120 kann zum Anlegen von Leistung zum Erwärmen eines Teils des Rohteils 100 konfiguriert sein. Insbesondere wird der erwärmte Teil des Rohteils 100 als teilweise erwärmter Abschnitt 110 bezeichnet werden.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Induktionserwärmungsvorrichtung des Rohteils nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 veranschaulicht, kann die Induktionserwärmungsvorrichtung 199 ferner eine Induktionsspule 210 und einen Kühldurchgang 220 enthalten. Ein vorbestimmter Spalt G kann zwischen einer Unterseite des Rohteils 100 und einer Oberseite der Induktionsspule 210 ausgebildet werden. Insbesondere kann der Spalt G auf ca. 2 mm bis 5 mm festgelegt werden.
Wenn Leistung an die Induktionsspule 210 von der Leistungseinheit 120 angelegt wird, kann der teilweise erwärmte Abschnitt 110 des Rohteils 100, der der Induktionsspule 210 gegenüberliegt, erwärmt werden. Um ein Überhitzen der Induktionsspule 210 zu verhindern, kann ferner ein Kühlmittel injiziert bzw. eingespeist (z. B. gepumpt) werden, um durch einen Mittelabschnitt der Induktionsspule 210 zu strömen. Ein spezifischer Teil des Rohteils 100 kann basierend auf einer Form und einer Anordnung der Induktionsspule 210 erwärmt werden, um die Festigkeit des spezifischen Teils des Rohteils 100 zu verbessern.
3 ist eine Querschnittsansicht der Induktionserwärmungsvorrichtung des Rohteils nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 veranschaulicht, kann die Induktionserwärmungsvorrichtung 199 ferner eine Kühlmittelpumpe 300, ein Kühlmittelrohr 340, ein elastisches Element 330, einen Keramikblock 320 und einen Halter 310 enthalten. Die Induktionsspule 210 kann ein Kupferrohr sein, das in eine Form eines hohlen Rohres ausgebildet ist. Ferner kann die Leistungseinheit 120 zum Anlegen eines Stroms und einer Spannung an beide Enden der Induktionsspule 210 konfiguriert sein.
Der Keramikblock 320 kann auf einer Oberseite des Tisches 200 mit Ausnahme eines Randes der Oberseite des Tisches 200 (z. B. nicht entlang den Kanten der Oberseite, sondern im Wesentlichen in der Mitte derselben) angeordnet sein und die Induktionsspule 210 kann auf dem Keramikblock 320 angeordnet sein. Der Keramikblock 320 kann ferner aus einem keramischen Werkstoff, der gegen eine hohe Temperatur beständig ist, ausgebildet sein, um den Tisch 200 und periphere Bauteile vor Wärme der Induktionsspule 210 zu schützten. Mit anderen Worten kann der Keramikblock 320 als Isolation zwischen dem Tisch 200 und der Induktionsspule 210 wirken, um zu verhindern, dass Wärme zu dem Tisch 200 übertragen wird. Das elastische Element 330 kann zwischen dem Rand des Tisches 200 und dem Keramikblock 320 angeordnet sein, um den Keramikblock 320 federnd zu lagern. Mit anderen Worten kann das elastische Element 330 konfiguriert sein, um eine Beanspruchung basierend auf der Wärmeausdehnung in einer Längrichtung oder einer Breitenrichtung des Keramikblocks 320 auszugleichen. Das elastische Element 330 kann eine Struktur aufweisen, wie beispielsweise ein hydraulischer Stoßdämpfer oder eine Feder.
Ferner kann der Halter 310 zum Fixieren des Rohteils 100 zwischen dem Keramikblock 320 und dem Halter 310 durch Ziehen der Oberseite des Rohteils 100 in Richtung des Keramikblocks 320 konfiguriert sein. Insbesondere kann der Halter 310 vertikal und horizontal betätigt werden, um verschiedene Formen eines Rohteils 100 zu fixieren. Das Kühlmittelrohr 340 kann angeordnet sein, um durch einen hohlen Bereich der Induktionsspule 210 zu gehen. Ferner kann die Kühlmittelpumpe 300 konfiguriert sein, um ein Kühlmittel zu pumpen, um das Kühlmittel zu einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt der Induktionsspule 210 durch das Kühlmittelrohr 340 zu zirkulieren. Folglich kann es möglich sein, ein Überhitzen der Induktionsspule 210 zu verhindern und einen thermischen Schaden der peripheren Bauteile zu verringern.
4 ist eine Ebenen-Querschnittsansicht der Induktionserwärmungsvorrichtung des Rohteils nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 veranschaulicht, kann sich die Induktionsspule 210 in eine Längsrichtung des Rohteils 100 erstrecken. Ferner kann die Induktionsspule 210 in einer Breitenrichtung des Rohteils 100 mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet sein. Ein Anordnungsbereich der Induktionsspule 210 kann frei festgelegt werden. Zudem kann Leistung an einen Teil der Induktionsspule 210 angelegt werden, der ein Härten erfordert, und dieser bestimmte Teil (z. B. des Induktionserwärmungsziels) kann auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden.
Des Weiteren kann der Keramikblock 320 einen ersten Keramikblock 405 und einen zweiten Keramikblock 410 enthalten. Der erste Keramikblock 405 kann ein feststehender Typ sein und angeordnet sein, um der Induktionsspule 210 zu entsprechen. Der zweite Keramikblock 410 kann ein beweglicher Typ sein und auf einer Seitenfläche des Keramikblocks 405 angeordnet sein, um durch das elastische Element 330 federnd gelagert zu werden. Die Induktionsspule 210 kann in der Breitenrichtung des Rohteils 100 angeordnet sein, um den Mittelabschnitt des Rohteils 100 in der Längsrichtung des Rohteils 100 zu erwärmen. Die Induktionsspule 210 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann angeordnet sein, um einen Rand des Rohteils 100 basierend auf verschiedenen Designs zu erwärmen.
5 ist eine Seiten-Querschnittsansicht der Induktionserwärmungsvorrichtung des Rohteils nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 veranschaulicht, kann ein Träger 420 zwischen der Unterseite des Rohteils 100 und einer Oberseite des ersten Keramikblocks 405 angeordnet sein und der Halter 310 angeordnet sein, um dem Träger 420 zu entsprechen. Der Halter 310 kann zum Fixieren des Rohteils 100 an dem Träger 420 durch Drücken des Rohteils 100 in eine Richtung nach unten konfiguriert sein. Eine Position des Trägers 420 kann basierend auf einem Anordnungsbereich der Induktionsspule 210 verändert werden und eine Position des Halters 310 kann basierend auf einer Position des Trägers 420 verändert werden. Zudem kann das Kühlmittel mit einer Innenfläche der Induktionsspule 210 in Kontakt stehen, um Wärme mit der Induktionsspule 210 zu tauschen oder Luft zwischen der Induktionsspule 210 und dem Kühlmittelrohr 340 zu kühlen.
Nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, einen vorbestimmten Bereich des Rohteils 100 unter Verwendung der Induktionsspule 210 ohne einen separaten Wärmeofen leichter zu erwärmen. Folglich können die Produktionskosten gesenkt und die Produktivität erhöht werden, indem die Induktionsspule 210 ausgestaltet wird, um auf verschiedene Fahrzeugtypen angewandt zu werden.
Zwar wurde diese Erfindung in Verbindung damit beschrieben, was derzeit als beispielhafte Ausführungsformen gilt, aber es sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen decken soll, die innerhalb des Wesens und Bereiches der beiliegenden Ansprüche enthalten sind.

Claims

Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils, aufweisend: ein Induktionserwärmungselement, das von einem Induktionserwärmungsziel durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist, um das Induktionserwärmungsziel induktiv zu erwärmen; und eine Leistungseinheit, die zum Anlegen von Leistung an das Induktionserwärmungselement konfiguriert ist.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Induktionserwärmungselement angeordnet ist, um zumindest einem Teil des Induktionserwärmungsziels zu entsprechen.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Induktionserwärmungselement in eine Rohrform ausgebildet ist und eine ebene Oberfläche enthält, die dem Induktionserwärmungsziel gegenüberliegt.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das Induktionserwärmungselement entlang einer vorbestimmten Route ausgebildet ist, um einer Oberfläche des Induktionserwärmungsziels zu entsprechen, und zwei oder mehr Induktionsspulen jeweils entlang Routen ausgebildet sind und die zwei oder mehr Induktionsspulen durch einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Kühlmittel entlang einem Mittelabschnitt des Induktionserwärmungselements strömt, um ein Überhitzen des Induktionserwärmungselements zu verhindern.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Kühlmittelrohr entlang einem Mittelabschnitt des Induktionserwärmungselements angeordnet ist und ein Kühlmittel zugeführt wird, um durch das Kühlmittelrohr zu strömen.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein erster Teil des Induktionserwärmungsziels, der nicht dem Induktionserwärmungselement des Induktionserwärmungsziels entspricht, mit einem Keramikblock in Kontakt steht und durch einen Halter fixiert ist.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 7, ferner aufweisend: ein elastisches Element, das zum federnden Lagern des Keramikblocks konfiguriert ist.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 7, ferner aufweisend: einen Träger, der zum Lagern eines zweiten Teils, der mit dem Keramikblock nicht in Kontakt steht, konfiguriert ist.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Keramikblock einen ersten Keramikblock und einen zweiten Keramikblock enthält, wobei der erste Keramikblock ein feststehender Typ ist und angeordnet ist, um einer Induktionsspule zu entsprechen, und wobei der zweite Keramikblock ein beweglicher Typ ist und auf einer Seitenfläche des ersten Keramikblocks angeordnet ist, um durch das elastische Element federnd gelagert zu werden.
Induktionserwärmungsvorrichtung eines Rohteils, aufweisend: ein Induktionserwärmungselement, das auf einem Tisch angeordnet und von einem Induktionserwärmungsziel durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist; eine Leistungseinheit, die zum Anlegen von Leistung an das Induktionserwärmungselement konfiguriert ist, um einen ersten Teil des Induktionserwärmungsziels zu erwärmen; und eine Kühleinheit, die zum Kühlen des Induktionserwärmungselements konfiguriert ist.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Kühleinheit Folgendes enthält: ein Kühlmittelrohr, das entlang einem Mittelabschnitt des Induktionserwärmungselements angeordnet ist; und eine Kühlmittelpumpe, die zum Pumpen eines Kühlmittels, um das Kühlmittel durch das Kühlmittelrohr zu zirkulieren, konfiguriert ist.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 11, ferner aufweisend: ein Isolierelement, das zum Isolieren des Induktionserwärmungsziels von dem Tisch konfiguriert ist.
Induktionserwärmungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Isolierelement ein keramischer Werkstoff ist.