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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenspeichers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12 und ein hydraulisches Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
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Stand der Technik
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In Kraftfahrzeugen werden hydraulische Hybridsysteme eingesetzt, um mittels eines hydraulischen Motors hydraulische Energie in mechanische Energie umwandeln zu können und mittels einer hydraulischen Pumpe mechanische Energie in hydraulische Energie umwandeln zu können. Die mechanische Energie, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor oder als kinetische Energie in einem Rekuperationsbetrieb, kann dabei von der hydraulischen Pumpe in hydraulische Energie umgewandelt werden, indem der Druck eines Hydraulikfluides, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit, durch die hydraulische Pumpe erhöht wird. Das Hydraulikfluid mit dem erhöhten Druck kann dabei in einem hydropneumatischen Speicher gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt kann mittels des Hydraulikfluides in dem hydropneumatischen Speicher von dem hydraulischen Motor die hydraulische Energie in dem hydropneumatischen Speicher in mechanische Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Die Hydraulikflüssigkeit dient zur Druckübertragung zu dem zu komprimierenden Gas in dem hydropneumatischen Speicher.
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Als hydropneumatische Speicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, d. h. eines Hydraulikfluides unter einem erhöhten Druck, sind beispielsweise Kolbenspeicher bzw. Gasfederspeicher mit einem Kolben bekannt. Innerhalb eines Gehäuses ist ein Kolben an einem Zylinder angeordnet und ein Kolben wird von der Hydraulikflüssigkeit bewegt, so dass dadurch der Druck in dem Gas erhöht wird und hydraulische Energie in dem Kolbenspeicher gespeichert werden kann. Der Kolben ist an einer inneren Lagerfläche des Zylinders beweglich gelagert, so dass durch ein Einleiten von Hydraulikflüssigkeit in einen Hydraulikraum das Gas in einem Gasraum komprimiert, d. h. im Volumen verkleinert wird und bei einem Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikraum das Gas in dem Gasraum expandiert wird, d. h. im Volumen vergrößert wird. Der Zylinder weist eine innere Lagerfläche aus Metall, insbesondere Stahl, auf, so dass dadurch der Kolbenspeicher in der Herstellung teuer ist, weil für die innere Lagerfläche aus Stahl eine aufwendige Bearbeitung, z. B. mit Honen, erforderlich ist und außerdem weist der Kolbenspeicher aufgrund der Verwendung von Metall an dem Zylinder eine große Masse auf, so dass der Kolbenspeicher für einen Einsatz in Kraftfahrzeugen nur bedingt geeignet ist.
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Aus der
EP 2 058 527 A2 ist ein Kolbenspeicher mit einem Zylinder und einem Kolben bekannt. Der Zylinder besteht aus innenseitig aus einem Liner aus Stahl und außenseitig aus einem Verbundwerkstoff.
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Die
US 4 714 094 zeigt einen Gas-Öl-Kolbenspeicher mit einem Zylinder und einem Kolben. Der Zylinder besteht aus einem Stahlkern und einer Umhüllung aus einem Verbundwerkstoff.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäßer hydropneumatischer Kolbenspeicher zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, umfassend einen Gasraum zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum, einen Hydraulikraum zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, einen beweglichen Kolben zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum, einen Zylinder mit einer inneren Lagerfläche an dem der Kolben gelagert ist, wobei die innere Lagerfläche wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von einem nichtmetallischen Werkstoff begrenzt ist. Die innere Lagerfläche für den Kolben an dem Zylinder ist wenigstens teilweise von dem nichtmetallischen Werkstoff begrenzt, weil der Zylinder innenseitig eine Lagerschicht aus dem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Werkstoff für die Lagerfläche aufweist. In vorteilhafter Weise ist dadurch eine spanabhebende Bearbeitung einer Lagerfläche aus Metall, zum Beispiel mittels Honen, nicht erforderlich, um die erforderliche Genauigkeit für die Lagerfläche sowie eine entsprechend glatte Lagerfläche zu erhalten. Dadurch kann der Kolbenspeicher wesentlich preiswerter hergestellt werden.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die innere Lagerfläche wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von Keramik und/oder von einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, begrenzt. Die Lagerschicht besteht vorzugsweise aus Kunststoff, Keramik oder einem faserverstärkten Verbundwerkstoff. Dadurch ist die Lagerfläche in der Herstellung besonders preiswert und weist außerdem eine geringe Masse auf aufgrund der geringen Dichte des Werkstoffs der Lagerschicht an dem Zylinder. Vorzugsweise besteht dabei die Lagerschicht nur aus der Matrix des Verbundwerkstoffs, das heißt beispielsweise ausschließlich aus Kunststoff und/oder ausschließlich aus Keramik ohne Fasern, sodass dadurch eine entsprechende glatte Lagerfläche für den Kolben an der inneren Lagerfläche einfach hergestellt werden kann.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform besteht der Zylinder mit der inneren Lagerfläche, insbesondere in einem mittigen axialen Abschnitt bezüglich einer Längsachse des Zylinders, vollständig aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik. Bei einer vollständigen Ausbildung des Zylinders aus dem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere dem faserverstärkten Verbundwerkstoff, kann der Zylinder mit einer besonders geringen Masse hergestellt werden. Dabei wird der Zylinder aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff auch vollständig als aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff bestehend betrachtet, sofern der Zylinder an der (dünnen) inneren Lagerschicht ausschließlich aus einem nichtmetallischen Werkstoff besteht, vorzugsweise aus einer Matrix, z. B. der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffs, zum Beispiel Kunststoff besteht, und in radialer Richtung außerhalb der Lagerschicht in einer dicken tragenden Schicht aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff mit Fasern besteht.
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Zweckmäßig ist der faserverstärkte Verbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter und/oder kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff. Der faserverstärkte Verbundwerkstoff weist einerseits eine geringe Masse auf und kann andererseits Kräfte an dem Zylinder, das heißt axiale Kräfte als Zugkräfte und umlaufende Kräfte aufgrund der großen Zugfestigkeit des faserverstärkten Verbundwerkstoffs aufnehmen. Außerdem ist faserverstärkter, insbesondere glasfaserverstärkter, Verbundwerkstoff ein preiswerterer Werkstoff als beispielsweise Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium.
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In einer ergänzenden Variante ist die Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes Kunststoff, insbesondere ein Duromer, z. B. Epoxidharz, oder ein Thermoplast oder Keramik.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist der Werkstoff der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes des Zylinders identisch mit dem Werkstoff an der inneren Lagerfläche und auch der Lagerschicht, da das innere Ende der Lagerschicht die Lagerfläche bildet. Die Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes kann somit in einfacher Weise bei der Herstellung des Zylinders für die Verwendung ausschließlich an der Lagerschicht des Zylinders eingesetzt werden, sodass dadurch mittels der nur einen Matrix sowohl ausschließlich die Lagerschicht als auch der Verbundwerkstoff aus den Fasern und der Matrix hergestellt werden kann.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung ist der Kolbenspeicher mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt und/oder der Kolben ist beweglich an der inneren Lagerfläche des Zylinder gelagert und/oder der bewegliche Kolben dichtet den Gasraum fluiddicht von dem Hydraulikraum ab und/oder der Kolbenspeicher ist ein Niederdruckspeicher für einen Betriebsdruck bis maximal 60 bar oder 40 bar.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Zylinder mit einem ersten Deckel, insbesondere für den Gasraum, und/oder mit einem zweiten Deckel, insbesondere für den Hydraulikraum, an axialen Endabschnitten des Zylinders fluiddicht verschlossen und/oder der mittige axiale Abschnitt umfasst zwischen 10 % und 80 %, vorzugsweise zwischen 20 % und 50 %, der axialen Gesamtausdehnung des Zylinders.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform besteht der erste und/oder zweite Deckel wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, und/oder aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik. Bei einem Einsatz des Kolbenspeichers mit einem niederen Druck, zum Beispiel bei einem Betriebsdruck von maximal 10 bar, kann der erste und/oder zweite Deckel aus thermoplastischem Kunststoff mittels Spritzgießen hergestellt werden. Wird der Kolbenspeicher für größere Betriebsdrücke, beispielsweise bei 40 bar oder 50 bar, eingesetzt, ist im Allgemeinen der Einsatz eines faserverstärkten Verbundwerkstoffes oder von Metall für den ersten und/oder zweiten Deckel erforderlich aufgrund der größeren auftretenden Kräfte an dem ersten und/oder zweiten Deckel.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung weist der erste Deckel eine Gasöffnung zum Ein- und Ausleiten von Gas und/oder der zweite Deckel eine Hydrauliköffnung zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit auf und die Gas- und Hydrauliköffnungen von je einem Metallringteil begrenzt sind, welches an dem übrigen Deckel aus Kunststoff oder faserverstärkten Verbundwerkstoff befestigt ist.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung ist der erste und/oder zweite Deckel mit einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere Klebeverbindung, an dem Zylinder befestigt und/oder der erste und/oder zweite Deckel einen Wandungsabschnitt parallel zu der Längsachse des Zylinders aufweist und an dem Wandungsabschnitt parallel zu der Längsachse des Zylinders innenseitig der Zylinder überlappend auf dem ersten und/oder zweiten Deckel mittelbar oder unmittelbar aufliegt, insbesondere ist an dem ersten und/oder zweiten Deckel eine axiale Ausnehmung ausgebildet und innerhalb der axialen Ausnehmung ist je ein axialer Endabschnitt des Zylinders befestigt.
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Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines hydropneumatischen Kolbenspeichers zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Kolbenspeichers, mit den Schritten: zur Verfügung stellen eines ersten und/oder zweiten Deckels, zur Verfügung stellen eines Zylinders, zur Verfügung stellen eines Kolbens, Montieren des ersten und/oder zweiten Deckels, des Zylinders und des Kolbens zu dem Kolbenspeicher, wobei der Zylinder zur Verfügung gestellt wird, so dass der Zylinder, insbesondere in einem mittigen axialen Abschnitt bezüglich einer Längsachse des Zylinders, vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, besteht. Dabei wird der zur Verfügung gestellte Zylinder aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff auch vollständig als aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff bestehend betrachtet, sofern der Zylinder an der (dünnen) inneren Lagerschicht ausschließlich aus einem nichtmetallischen Werkstoff besteht, vorzugsweise aus einer Matrix, z. B. der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffs, zum Beispiel Kunststoff besteht, und in radialer Richtung außerhalb der Lagerschicht in einer dicken tragenden Schicht aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff mit Fasern besteht.
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In einer ergänzenden Ausführungsform wird der Zylinder aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff mit einem Nasswickelverfahren hergestellt.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird der Zylinder mit einem Trockenwickelverfahren gewickelt und anschließend die Matrix injiziert, z. B. mit einem RTM-Verfahren.
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In einer Variante ist mittels einer Bewegung, insbesondere Translationsbewegung, des Kolbens das Volumen des Gasraumes veränderbar.
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Zweckmäßig ist der Zylinder und der Kolben im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildet.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung weist der Zylinder einen konstanten Durchmesser oder Radius auf.
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In einer weiteren Variante ist der erste und/oder zweite Deckel als ein Klöpperboden oder als ein Korbbogenboden ausgebildet.
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Vorzugsweise ist der erste und/oder zweite Deckel mit einer kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Zylinder verbunden.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Gasraum und der Hydraulikraum von dem Zylinder begrenzt.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird bei einem Bauteil des Kolbenspeichers nur diejenige axiale Ausdehnung des Bauteils als ein Zylinder betrachtet, bei dem in axialer Richtung des Zylinders der bewegliche Kolben an der inneren Lagerfläche des Zylinders gelagert ist.
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Erfindungsgemäßes hydraulisches Hybridsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen hydraulischen Motor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, eine hydraulische Pumpe zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie, wenigstens einen Kolbenspeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, wobei der Kolbenspeicher als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebener Kolbenspeicher ausgebildet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt eines Kolbenspeichers in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 einen Längsschnitt des Kolbenspeichers in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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3 einen Teillängsschnitt des Kolbenspeichers gemäß 1 und
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4 eine stark vereinfachte Darstellung eines hydraulischen Hybridsystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ein in 1 dargestellter Kolbenspeicher 1 wird dazu verwendet, um in einem hydraulischen Hybridsystem 20 (4) in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug hydraulische Energie von einer hydraulischen Pumpe 24 zu speichern und anschließend zu einem späteren Zeitpunkt die gespeicherte hydraulische Energie in einem hydraulischen Motor 23 in mechanische Energie umzuwandeln und dadurch das nicht dargestellte Kraftfahrzeug anzutreiben.
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Ein in 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellter Kolbenspeicher 1 umfasst einen Zylinder 5, einen Kolben 6 sowie einen ersten Deckel 8 und einen zweiten Deckel 9. Der Zylinder 5 ist in einem Querschnitt, das heißt in einem Schnitt senkrecht zu einer Längsachse 34 des Zylinders 5 bzw. einer Bewegungsachse 34 des Kolbens 6 kreisförmig ausgebildet. Der Kolben 6 weist außenseitig in einer Ringnut einen Führungsring 14 sowie in zwei zusätzlichen Ringnuten jeweils einen Dichtring 19 auf. Die Außenseite des Kolbens 6 liegt auf einer inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 auf, sodass dadurch der Kolben 6 an der inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 beweglich gelagert ist. Der erste Deckel 8 weist eine Gasöffnung 10 auf zum Einleiten und Befüllen eines Gases in einen Gasraum 3 und der zweite Deckel 9 weist eine Hydrauliköffnung 11 zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und aus einem Hydraulikraum 2 auf. Der Hydraulikraum 2 und der Gasraum 3 sind von dem Zylinder 5, das heißt der inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 begrenzt. Der bewegliche Kolben 6 dichtet dabei fluiddicht den Hydraulikraum 2 von dem Gasraum 3 ab. In der Gasöffnung 10 ist ein Gasventil 17 zum Befüllen des Gasraumes 3 mit Gas fluiddicht befestigt und in der Hydrauliköffnung 11 ist ein Hydraulikventil 18 angeordnet zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Hydraulikraum 2. Die Geometrie des zweiten Deckels 9 ist dabei innenseitig teilweise komplementär zu einem linken Endbereich des Kolbens 6 ausgebildet, sodass dieser innere Bereich des zweiten Deckels 9 einen Anschlag 13 für den Kolben 6 bildet.
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Der erste Deckel 8 weist einen Wandungsabschnitt 33 auf (3), welcher parallel zu der Längsachse 34 des Zylinders 5 ausgerichtet ist. An diesem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 ist innenseitig eine ringförmige Ausnehmung 40 ausgebildet und innerhalb dieser ringförmigen Ausnehmung 40 ist ein axialer Endabschnitt 36 des Zylinders 5 angeordnet. Dabei ist der axiale Endabschnitt 36 des Zylinders 5 mittels einer Klebeverbindung 32 als einer stoffschlüssigen Verbindung 31 mit dem ersten Deckel 8 verbunden. Die Klebeverbindung 32 ist dabei dahingehend ausgelegt, dass diese insbesondere die auftretenden Zugkräfte in Richtung der Längsachse 34 zwischen dem ersten Deckel 8 und dem Zylinder 5 aufnehmen kann. Der axiale Endabschnitt 36 des Zylinders 5 liegt dabei in axialer Richtung auf einem Überlappungsbereich 35 zwischen dem Zylinder 5 und dem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 auf. Bei einer Druckbelastung des Kolbenspeichers 1 aufgrund des Gases in dem Gasraum 3 wird der Zylinder 5 in radialer Ausrichtung von der von dem Gas in dem Gasraum 3 auf die inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 aufgebrachten Druckkräfte radial nach außen gedrückt und diese Verformung wird dabei von dem ersten Deckel 8 aufgrund des Überlappungsbereichs 35 aufgenommen, sodass dadurch zusätzliche radiale Druckkräfte zwischen dem axialen Endabschnitt 36 des Zylinders 5 und dem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 an dem Überlappungsbereich 35 bestehen. Dies führt zu einer zusätzlichen Sicherung der Klebeverbindung 32. Die Ausbildung der Klebeverbindung 32 an dem zweiten Deckel 9 mit der Ausnehmung 40 ist analog zu dem ersten Deckel 8 ausgebildet. Der erste und zweite Deckel 8, 9 besteht dabei vollständig aus Metall, beispielsweise Aluminium. An der Gasöffnung 10 und an der Hydrauliköffnung 11 ist ein entsprechendes Innengewinde erforderlich, um das Hydraulikventil 18 in die Hydrauliköffnung 11 einschrauben zu können und das Gasventil 17 an der Gasöffnung 10 in die Gasöffnung 10 einschrauben zu können. Ein derartiges Gewinde kann für die erforderlichen Festigkeiten nur aus Metall ausgebildet werden.
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Der Zylinder 5 besteht im Wesentlichen vollständig, das heißt zwischen der inneren Lagerfläche 11 und einer Außenseite 7 des Zylinders 5 aus glasfaserverstärktem Kunststoff als einem Verbundwerkstoff. Die Matrix des glasfaserverstärkten Kunststoffs ist dabei thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff und an der inneren Lagerfläche 4 ist an einer (inneren) Lagerschicht ausschließlich der thermoplastische oder duroplastische Kunststoff der Matrix ohne Fasern vorhanden, um eine ausreichend glatte innere Lagerfläche 4 an dem Zylinder 5 zu erhalten. Der Zylinder 5 weist einen mittigen axialen Abschnitt 37 auf mit einer axialen Ausdehnung 39 sowie eine axiale Gesamtausdehnung 38. Der mittige axiale Abschnitt 37 umfasst ungefähr 70 % der axialen Gesamtausdehnung 38 des Zylinders 5. Auch an dem mittigen axialen Abschnitt 37 ist der Zylinder 5, wie oben beschrieben, aus dem glasfaserverstärkten Kunststoff vollständig aufgebaut.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Kolbenspeichers 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 3 beschrieben. Der erste und zweite Deckel 8, 9 besteht aus thermoplastischem Kunststoff oder einem kohlenstoff- oder glasfaserverstärkten Kunststoff als einem Verbundwerkstoff. Zur Ausbildung des Gewindes an der Gasöffnung 10 und der Hydrauliköffnung 11 ist mit dem übrigen ersten und/oder zweiten Deckel 8, 9 ein Metallringteil 12 aus Aluminium verbunden. An dem Metallringteil 12 ist an der Gas- und Hydrauliköffnung 10, 11 ein nicht dargestelltes Innengewinde ausgebildet zur Verschraubung mit dem Gasventil 17 und dem Hydraulikventil 18. Außerdem weist der erste und/oder zweite Deckel in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 keine Ausnehmung 40 an dem Wandungsabschnitt 33 parallel zu der Längsachse 34 auf.
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In 4 ist ein hydraulisches Hybridsystem 20 dargestellt. Das hydraulische Hybridsystem 20 umfasst einen Verbrennungsmotor 21 und zwei Wellen 22. Mit dem Verbrennungsmotor 21 und der Welle 22 wird die hydraulische Pumpe 24 angetrieben und dadurch Hydraulikflüssigkeit von der hydraulischen Pumpe 24 zu dem hydraulischen Motor 23 gefördert. Der hydraulische Motor 23 und die hydraulische Pumpe 24 sind dabei jeweils als Schrägscheibenmaschinen 25 ausgebildet. Dadurch kann mittels der Hydraulikleitungen 26, welche den hydraulischen Motor 23 mit der hydraulischen Pumpe 24 jeweils fluidleitend verbinden, die Welle 22 an dem hydraulischen Motor 23 angetrieben und von der Welle 22 wird ein Differentialgetriebe 27 angetrieben. Mit dem Differentialgetriebe 27 sind zwei Radwellen 29 sowie jeweils ein Antriebsrad 28 an den Radwellen 29 verbunden. Dadurch können Antriebsräder 28 des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges durch einen hydraulischen Antriebsteilstrang mit dem hydraulischen Motor 23 und der hydraulischen Pumpe 24 angetrieben werden.
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Aufgrund der Ausbildung des hydraulischen Motors 23 und der hydraulischen Pumpe 24 als Schrägscheibenmaschine 25 dient der hydraulische Motor 23 und die hydraulische Pumpe 24 auch als stufenloses hydraulisches Getriebe. Zweckmäßig weist das hydraulische Hybridsystem 20 auch einen mechanischen Antriebsteilstrang auf zur ausschließlichen mechanischen Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor 21 zu den beiden Antriebsrädern 28 (nicht dargestellt).
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Bei einem Betrieb der hydraulischen Pumpe 24 kann ein Teil der Hydraulikflüssigkeit nicht zu dem hydraulischen Motor 23, sondern durch weitere nicht dargestellte Hydraulikleitungen 26 und nicht dargestellte Ventile von einem Niederdruckspeicher 16 als Kolbenspeicher 1 zu dem Kolbenspeicher 1 als Hochdruckspeicher 15 geleitet und gespeichert und dadurch hydraulische Energie in den Hochdruckspeicher 15 gespeichert werden. Ferner kann in einem Rekuperationsbetrieb der hydraulische Motor 23 auch als hydraulische Pumpe 24 betrieben werden um dadurch in einem Rekuperationsbetrieb kinetische Energie des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges durch das Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher 16 und durch den hydraulischen Motor 23, welcher als hydraulische Pumpe 24 fungiert, in den Hochdruckspeicher 15 gespeichert werden, weil die hydraulische Pumpe 24 von der Welle 22 und damit den Antriebsrädern 28 angetrieben ist. Durch das Leiten von Hydraulikflüssigkeit unter einem höheren Druck von dem Hochdruckspeicher 15, durch den hydraulischen Motor 23 und zu dem Niederdruckspeicher 16 kann das Kraftfahrzeug angetrieben werden.
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Insgesamt betrachtet, sind mit dem erfindungsgemäßen Kolbenspeicher 1 als einem Niederdruckspeicher 1 für einen Betriebsdruck bis vorzugsweise maximal 60 bar wesentliche Vorteile verbunden. Der Zylinder 5 wird in einfacher Weise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt, das heißt als einem glasfaserverstärkten Zylinderrohr. Dieses kann einfach, beispielsweise mittels eines Nasswickelverfahrens oder eines Trockenwickelverfahrens mit einer anschließenden Injektion der Matrix hergestellt werden. Dadurch ist der Kolbenspeicher 1, das heißt insbesondere der Zylinder 5, in der Herstellung besonders einfach und preiswert, da der verwendete Werkstoff, nämlich glasfaserverstärkter Kunststoff, preiswert ist und in der Verarbeitung keine aufwendigen und kostenintensive Nachbearbeitungen, beispielsweise spanabhebend, erforderlich sind. Darüber hinaus weist der Kolbenspeicher 1 eine geringe Masse auf, sodass dieser insbesondere in Kraftfahrzeugen bei hydraulischen Hybridsystemen 20 eingesetzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2058527 A2 [0004]
- US 4714094 [0005]
