DE102009001107A1

DE102009001107A1 - Mobilhydrauliksystem

Info

Publication number: DE102009001107A1
Application number: DE102009001107A
Authority: DE
Inventors: Bjoern Noack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-08-26
Also published as: US20120042644A1; WO2010097256A1; EP2401512A1; CN102333964A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mobilhydrauliksystem für ein Hybridfahrzeug, mit einer Hydrospeichereinrichtung (22), die einen Hochdruckspeicherraum (34) und einen Niederdruckspeicherraum (35) umfasst, zwischen die eine hydraulische Antriebseinheit geschbszustand ein nicht komprimierbares Fluid aus dem Niederdruckspeicherraum (35) in den Hochdruckspeicherraum (34) zu fördern, aus dem das nicht komprimierbare Fluid in einem Antriebsbetriebszustand in den Niederdruckspeicherraum (35) entlastet werden kann, um die hydraulische Antriebseinheit hydraulisch anzutreiben. Um den Platzbedarf für die Hydrospeichereinrichtung bei dem Mobilhydrauliksystem weiter zu reduzieren, sind der Niederdruckspeicherraum (35) und der Hochdruckspeicherraum (34) durch eine Trenneinrichtung (36) fluidisch getrennt und in einem gemeinsamen Aufnahmeraum (25) angeordnet, in welchem auch ein variables Ausgleichsvolumen (50) mit einem komprimierbaren Fluid angeordnet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Mobilhydrauliksystem für ein Hybridfahrzeug, mit einer Hydrospeichereinrichtung, die einen Hochdruckspeicherraum und einen Niederdruckspeicherraum umfasst, zwischen die eine hydraulische Antriebseinheit geschaltet ist, die dazu dient, in einem Speicherbetriebszustand ein nicht komprimierbares Fluid aus dem Niederdruckspeicherraum in den Hochdruckspeicherraum zu fördern, aus dem das nicht komprimierbare Fluid in einem Antriebsbetriebszustand in den Niederdruckspeicher entlastet werden kann, um die hydraulische Antriebseinheit hydraulisch anzutreiben.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 060 078 A1 ist ein Hydrospeicher für ein Mobilhydrauliksystem mit einem innerhalb eines Speichergehäuses verfahrbar angeordneten Trennelement bekannt, das zwei Fluidräume innerhalb des Speichergehäuses voreinander trennt. Der eine Fluidraum enthält ein komprimierbares Fluid, der andere Fluidraum ein nicht komprimierbares Fluid. Um den Platzbedarf für den Hydrospeicher zu reduzieren, ist das Speichergehäuse in einem Strukturbauteil des Mobilhydrauliksystems untergebracht.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, den Platzbedarf für eine Hydrospeichereinrichtung bei einem Mobilhydrauliksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weiter zu reduzieren.
Die Aufgabe ist bei einem Mobilhydrauliksystem für ein Hybridfahrzeug, mit einer Hydrospeichereinrichtung, die einen Hochdruckspeicherraum und einem Nieder druckspeicherraum umfasst, zwischen die eine hydraulische Antriebseinheit geschaltet ist, die dazu dient, in einem Speicherbetriebszustand ein nicht komprimierbares Fluid aus dem Niederdruckspeicherraum in den Hochdruckspeicherraum zu fördern, aus dem das nicht komprimierbare Fluid in einem Antriebsbetriebszustand in den Niederdruckspeicher entlastet werden kann, um die hydraulische Antriebseinheit hydraulisch anzutreiben, dadurch gelöst, dass der Niederdruckspeicherraum und der Hochdruckspeicherraum durch eine Trenneinrichtung fluidisch getrennt und in einem gemeinsamen Aufnahmeraum angeordnet sind, in welchem auch ein variables Ausgleichsvolumen mit einem komprimierbaren Fluid angeordnet ist. Bei dem aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 060 078 A1 bekannten Mobilhydrauliksystem wird das nicht komprimierbare Fluid zum Beispiel aus einem Tank, der den Niederdruckspeicherraum darstellt, in den Hydrospeicher gefördert, der den Hochdruckspeicherraum umfasst. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung werden praktisch zwei Hydrospeicher in einem gemeinsamen Aufnahmeraum der erfindungsgemäßen Hydrospeichereinrichtung zusammengefasst. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird nur ein variables Ausgleichsvolumen für den Niederdruckspeicherraum und den Hochdruckspeicherraum benötigt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mobilhydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung einen Kolben umfasst, der den Hochdruckspeicherraum begrenzt. Im Speicherbetriebszustand wird das nicht komprimierbare Fluid so in den Hochdruckspeicherraum gefördert, dass von dem nicht komprimierbaren Fluid eine Druckkraft auf den Kolben aufgebracht wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mobilhydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben durch eine Speicherfeder gegen den Hochdruckspeicherraum beaufschlagt beziehungsweise vorgespannt ist. Wenn im Speicherbetriebszustand durch die hydraulische Antriebseinheit nicht komprimierbares Fluid aus dem Niederdruckspeicherraum in den Hochdruckspeicherraum gefördert wird, dann wird der Kolben gegen die Federkraft der Speicherfeder bewegt, welche die hydraulische Energie speichert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mobilhydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das variable Ausgleichsvolumen mit dem komprimierbaren Fluid als Gasblase ausgeführt ist. Das variable Ausgleichsvolumen nimmt volumetrische Veränderungen der Fluidfüllung in dem gemeinsamen Aufnahmeraum auf. Derartige volumetrische Veränderungen können aus Dichteänderungen durch Druck und Temperatur entstehen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mobilhydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das variable Ausgleichsvolumen mit dem komprimierbaren Fluid in dem Niederdruckspeicherraum angeordnet ist. Das variable Ausgleichsvolumen ist vorzugsweise an einem dem Hochdruckspeicherraum abgewandten Ende des Niederdruckspeicherraums angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mobilhydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung einen weiteren Kolben umfasst, der den Niederdruckspeicherraum begrenzt. Der weitere Kolben ist, ebenso wie der erstgenannte Kolben, hin und her bewegbar in dem gemeinsamen Aufnahmeraum geführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mobilhydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen zwischen den beiden Kolben vorgesehen ist. Das Ausgleichsvolumen zwischen den beiden Kolben ist vorzugsweise mit Gas gefüllt und dient dazu, volumetrische Veränderungen der Fluidfüllung in dem gemeinsamen Aufnahmeraum aufzunehmen. Derartige volumetrische Veränderungen können aus Dichteänderungen durch Druck und Temperatur entstehen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Mobilhydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kolben eine Zwischenfeder angeordnet beziehungsweise eingespannt ist. Bei der Zwischenfeder handelt es sich zum Beispiel, ebenso wie bei der Speicherfeder, um eine Schraubendruckfeder.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hydraulikhybridfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Mobilhydrauliksystem. Bei dem Hydraulikhybridfahrzeug wird die erfindungsgemäße Hydrospeichereinrichtung dazu verwendet, Energie, die beispielsweise beim Abbremsen der Räder erzeugt wird, zu speichern und dazu zu verwenden, das Antriebssystem des Fahrzeugs, beispielsweise beim Beschleunigen, zu unterstützen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 eine stark vereinfachte Darstellung eines Mobilhydrauliksystems für ein Hybridfahrzeug mit einer Hydrospeichereinrichtung, die zwei separate Hydrospeicher umfasst;
2 eine vereinfachte Darstellung einer Hydrospeichereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Kolben und einem variablen Ausgleichsvolumen und
3 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in 2 mit einem Kolben und einem variablen Ausgleichsvolumen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein Mobilhydrauliksystem 1 mit einer Hydrospeichereinrichtung 2 stark vereinfacht dargestellt. Die Hydrospeichereinrichtung 2 umfasst einen Hochdruckspeicherraum 4 und einen Niederdruckspeicherraum 5 für ein nicht komprimierbares Fluid, wie Hydrauliköl. Der Hochdruckspeicherraum 4 ist in einem Hydrospeicher 6 vorgesehen, der als Blasenspeicher mit einer Gasblase 7 ausgeführt ist. Der Niederdruckspeicher 5 ist in einem separaten Hydrospeicher 8 vorgesehen, der ebenfalls als Blasenspeicher mit einer Gasblase 9 ausgeführt ist.
Von dem Hochdruckspeicherraum 4 des Hydrospeichers 6 geht eine Fluidleitung 11 für das nicht komprimierbare Fluid aus. Analog geht von dem Niederdruckspeicherraum 5 des Hydrospeichers 8 eine weitere Fluidleitung 12 für das nicht komprimierbare Fluid aus. Die Fluidleitung 11 verbindet den Hochdruckspeicherraum 4 fluidisch beziehungsweise hydraulisch mit einem Ausgang einer hydraulischen Antriebseinheit 13. Die weitere Fluidleitung 12 verbindet den Niederdruck speicherraum 5 fluidisch beziehungsweise hydraulisch mit einem Eingang der hydraulischen Antriebseinheit 13.
Bei der hydraulischen Antriebseinheit 13 handelt es sich um eine hydraulische Pumpen/Motor-Einheit mit einer Welle 14, die, wie durch einen Pfeil 15 angedeutet ist, drehbar ist. Wenn die hydraulische Antriebseinheit 13 über die Welle 14 in Richtung des Pfeils 15 angetrieben wird, dann wird in einem Speicherbetriebszustand des Hybridfahrzeugs nicht komprimierbares Fluid aus dem Niederdruckspeicherraum 5 über die hydraulische Antriebseinheit 13 in den Hochdruckspeicherraum 4 gefördert. Die zugehörige hydraulische Energie wird in dem Hydrospeicher 6 gespeichert.
In einem Antriebsbetriebszustand kann nicht komprimierbares Fluid aus dem Hochdruckspeicherraum 4 über die hydraulische Antriebseinheit 13, in den Niederdruckspeicherraum 5 entlastet werden, wobei die Welle 14 durch die hydraulische Antriebseinheit 13 entgegen der Richtung des Pfeils 15 hydraulisch angetrieben wird. So kann zum Beispiel bei Bussen oder Lastwagen beim Abbremsen gespeicherte Energie verwendet werden, um ein elektromotorisches oder verbrennungsmotorisches Antriebssystem beim Beschleunigen zu unterstützen.
In 2 ist eine Hydrospeichereinrichtung 22 mit einem Speichergehäuse 24 vereinfacht dargestellt, das einen gemeinsamen Aufnahmeraum 25 begrenzt. Der gemeinsame Aufnahmeraum 25 umfasst sowohl einen Hochdruckspeicherraum 34 als auch einen Niederdruckspeicherraum 35 für ein nicht komprimierbares Fluid, wie Hydrauliköl. Die beiden Speicherräume 34, 35 für das nicht komprimierbare Fluid sind durch eine Trenneinrichtung 36 hydraulisch voneinander getrennt. Die Trenneinrichtung 36 umfasst einen ersten Kolben 37, der den Hochdruckspeicherraum 34 begrenzt, und einen zweiten Kolben 38, der den Niederdruckspeicherraum 35 begrenzt. Die beiden Kolben 37, 38 sind hin und her bewegbar in dem gemeinsamen Aufnahmeraum 25 aufgenommen.
Der zweite Kolben 38 ist mit Hilfe von zwei ringartigen Führungs- und/oder Dichteinrichtungen 41, 42 hin und her bewegbar geführt. Dabei dient die zweite Führungs- und/oder Dichteinrichtung 42 gleichzeitig als axialer Anschlag für eine Speicherfeder 44 des ersten Kolbens 37. Die Speicherfeder 44 ist zwischen der Führungs- und/oder Dichteinrichtung 42 und dem ersten Kolben 37 angeordnet beziehungsweise eingespannt. Darüber hinaus ist eine Zwischenfeder 45 zwischen den beiden Kolben 37, 38 angeordnet beziehungsweise eingespannt. Die Zwischenfeder 45 ist, ebenso wie die Speicherfeder 44, als Schraubendruckfeder ausgeführt, aber radial innerhalb der Speicherfeder 44 angeordnet.
Der Zwischenraum zwischen den beiden Kolben 37 und 38 dient zusätzlich zu der Aufnahme der beiden Federn 44 und 45 als Ausgleichsvolumen 50, das vorzugsweise mit einem Gas, wie Stickstoff, gefüllt ist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Hydrospeichereinrichtung 22 kann das Ausgleichsvolumen 50 auf den minimalen Bedarf zum Dichteausgleich reduziert werden. Dadurch kann die Energiedichte des Mobilhydrauliksystems deutlich erhöht werden.
Im Speicherbetriebszustand, der auch als Pumpbetriebszustand bezeichnet wird, wird nicht komprimierbares Fluid aus dem Niederdruckspeicherraum 35 über die Fluidleitung 12, die hydraulische Antriebseinheit 13 und die Fluidleitung 11 in den Hochdruckspeicherraum 34 gefördert. Dabei werden die beiden Kolben 37, 38 in 2 nach links verschoben. Im Antriebsbetriebszustand, der auch als Motorbetriebszustand bezeichnet wird, wird nicht komprimierbares Fluid aus dem Hochdruckspeicherraum 34 entnommen, wobei sich die Speicherfeder 44 hinter dem ersten Kolben 37 entspannt wird und dabei den Hochdruck stabilisiert.
In 3 ist eine Hydrospeichereinrichtung 52 mit einem Speichergehäuse 54 und einem gemeinsamen Aufnahmeraum 55 für einen Hochdruckspeicherraum 64 und einen Niederdruckspeicherraum 65 für nicht komprimierbares Fluid vereinfacht dargestellt. Die beiden Speicherräume 64, 65 für das nicht komprimierbare Fluid sind durch eine Trenneinrichtung 66 hydraulisch voneinander getrennt. Die Trenneinrichtung 66 umfasst einen Kolben 67, der in dem gemeinsamen Aufnahmeraum 55 hin und her bewegbar ist.
Zwischen einer speichergehäusefesten Anschlageinrichtung 73 und dem Kolben 67 der Trenneinrichtung 66 ist eine Speicherfeder 74 angeordnet beziehungsweise eingespannt. In dem Niederdruckspeicherraum 65 ist ein Ausgleichsvolumen 80 in Form einer Gasblase enthalten, die mit einem Gas, wie Stickstoff, gefüllt ist. Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel funktioniert in ähnlicher Weise wie das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel.
Durch gestrichelte Linien 51; 81 ist in den 2 und 3 eine Grenze angedeutet, die einen Niederdruckbereich von einem Hochdruckbereich trennt. Aufgrund der geringeren Druckbelastung kann der Niederdruckbereich im Hinblick auf die verwendeten Werkstoffe und/oder Wandstärken des Speichergehäuses 54 anders ausgelegt werden als der Hochdruckbereich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006060078 A1 [0002, 0004]

Claims

Mobilhydrauliksystem für ein Hybridfahrzeug, mit einer Hydrospeichereinrichtung (2; 22; 52), die einen Hochdruckspeicherraum (4; 34; 64) und einen Niederdruckspeicherraum (5; 35; 65) umfasst, zwischen die eine hydraulische Antriebseinheit (13) geschaltet ist, die dazu dient, in einem Speicherbetriebszustand ein nicht komprimierbares Fluid aus dem Niederdruckspeicherraum (5; 35; 65) in den Hochdruckspeicherraum (4; 34; 64) zu fördern, aus dem das nicht komprimierbare Fluid in einem Antriebsbetriebszustand in den Niederdruckspeicherraum (5; 35; 65) entlastet werden kann, um die hydraulische Antriebseinheit (13) hydraulisch anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicherraum (35; 65) und der Hochdruckspeicherraum (34; 64) durch eine Trenneinrichtung (36; 66) fluidisch getrennt und in einem gemeinsamen Aufnahmeraum (25; 55) angeordnet sind, in welchem auch ein variables Ausgleichsvolumen (50; 80) mit einem komprimierbaren Fluid angeordnet ist.
Mobilhydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (36; 66) einen Kolben (37; 67) umfasst, der den Hochdruckspeicherraum (34; 64) begrenzt.
Mobilhydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (37; 67) durch eine Speicherfeder (44; 74) gegen den Hochdruckspeicherraum (34; 64) beaufschlagt beziehungsweise vorgespannt ist.
Mobilhydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Ausgleichsvolumen (80) mit dem komprimierbaren Fluid als Gasblase ausgeführt ist.
Mobilhydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Ausgleichsvolumen (80) mit dem komprimierbaren Fluid in dem Niederdruckspeicherraum angeordnet ist.
Mobilhydrauliksystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (36) einen weiteren Kolben (38) umfasst, der den Niederdruckspeicherraum (35) begrenzt.
Mobilhydrauliksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen (50) zwischen den beiden Kolben (37, 38) vorgesehen ist.
Mobilhydrauliksystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kolben (37, 38) eine Zwischenfeder (45) angeordnet beziehungsweise eingespannt ist.
Hydraulikhybridfahrzeug mit einem Mobilhydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.