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Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Energiespeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein hydraulisches Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.
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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 Energiespeicher gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt kann mittels des Hydraulikfluides in dem Energiespeicher von dem hydraulischen Motor die hydraulische Energie in dem Energiespeicher in mechanische Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Die Hydraulikflüssigkeit dient nur zur Druckübertragung zu dem und in dem Energiespeicher.
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Als Energiespeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, d. h. eines Hydraulikfluides unter einem erhöhten Druck, sind beispielsweise Gasfederspeicher bekannt. Innerhalb eines Gehäuses ist ein Kolben angeordnet, und ein Gas wird von dem Hydraulikfluid, insbesondere der Hydraulikflüssigkeit bewegt, so dass dadurch der Druck in dem Gas erhöht wird und dadurch hydraulische Energie in dem Energiespeicher gespeichert werden kann. Gasfederspeicher können auch als Blasenspeicher ausgebildet sein.
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Die
DE 10 2006 004 120 A1 zeigt einen Hydrospeicher, insbesondere Blasenspeicher, zur Aufnahme mindestens eines Fluidmediums mit einem Druckbehälter und einem ersten Kunststoffmantel und einem dem ersten Kunststoffmantel zumindest teilweise umfassenden zweiten Kunststoffmantel, wobei der erste Kunststoffmantel zumindest an seinem einen Ende ein Kragenteil aufweist, das eine Öffnung für ein Ventil für eine Ansteuerung der Medienzu- und -abfuhr umfasst und wobei das Kragenteil und der zweite Kunststoffmantel sich an einem dazwischen liegenden Außenstützring abstützen, der sich in Richtung einer Spaltöffnung zwischen den genannten Mänteln keilartig verjüngt.
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Auch aus der
DE 102 30 743 A1 ist ein Hydrospeicher als Blasenspeicher mit einem Gaseinlasskörper bekannt, der mit Teilen des Speichergehäuses verbindbar ist und der mindestens eine Anlagefläche für ein elastisch nachgiebiges Trennelement aufweist, das innerhalb des Speichergehäuses angeordnet zwei Räume voneinander trennt.
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Die
DE 10 2013 206 397 A1 zeigt einen Energiespeicher mit einer Ein- und Auslassöffnung und einem elastischen Speicherteil, so dass mittels eines Ein- und Ausleiten des Hydraulikfluides in und aus dem Energiespeicher das elastische Speicherteil elastisch verformbar ist und das Speicherteil einen im Volumen variablen Arbeitsraum einschließt.
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Die
DE 10 2010 062 696 A1 zeigt eine Hydrospeichereinrichtung in der Bauart eines Membranspeichers mit einer Membran, die ein Pneumatikvolumen von einem Hydraulikvolumen abtrennt. Die Membran ist zwischen zwei Haltekörpern eingespannt, die jeweils mehrere Vertiefungen aufweisen und zwischen denen die Membran eingespannt ist, um mehrere hydropneumatische Membranspeicher darzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäßer hydraulischer Energiespeicher zur Speicherung von Energie mittels einer elastischen Verformung wenigstens einer elastisch verformbaren Membran aus einem elastischen Feststoffmaterial, umfassend wenigstens eine Ein- und Auslassöffnung zum Ein- und Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit, die elastisch verformbare Membran, so dass mittels eines Ein- und Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit in und aus einem Hydraulikarbeitsraum die Membran elastisch verformbar ist, die Membran einen im Volumen variablen Hydraulikarbeitsraum begrenzt und die Hydraulikflüssigkeit in dem Hydraulikarbeitsraum derart angeordnet ist, dass mittels eines Einleitens der Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikarbeitsraum bei einer Vergrößerung des Volumens des Hydraulikarbeitsraumes das elastische Feststoffmaterial dehnbar ist und mittels eines Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikarbeitsraum bei einer Verkleinerung des Volumens des Hydraulikarbeitsraumes das elastische Feststoffmaterial negativ dehnbar ist, wobei die Membran den Hydraulikarbeitsraum in eine Vielzahl von Teilhydraulikarbeitsräume unterteilt und die Teilhydraulikarbeitsräume fluidleitend miteinander verbunden sind. Aufgrund der Vielzahl von Teilhydraulikarbeitsräumen weist der hydraulische Energiespeicher einen hohen Volumenanteil an elastischem Feststoffmaterial auf, sodass dadurch in vorteilhafter Weise pro Volumeneinheit des hydraulischen Energiespeichers eine große Energiemenge durch das Dehnen der Membran gespeichert werden kann.
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In einer ergänzenden Ausführungsform schneidet eine fiktive Schnittebene die Teilhydraulikarbeitsräume und außerhalb der Teilhydraulikarbeitsräume sind an der fiktiven Schnittebene keine Teilhydraulikarbeitsräume vorhanden.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die Membran an den Teilhydraulikarbeitsräumen noppenförmig, stabförmig, teilkugelförmig oder wabenförmig ausgebildet. Derartige geometrische Formen der Membran ermöglichen es innerhalb des hydraulischen Energiespeichers pro Volumeneinheit des hydraulischen Energiespeichers eine große Menge bzw. ein großes Volumen bzw. eine große Masse des elastischen Feststoffmaterials der Membran einzubauen.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die Membran innerhalb eines fluiddichten Gehäuses angeordnet und die Membran trennt den Hydraulikarbeitsraum von einem fluiddichten Pneumatikarbeitsraum mit einem Gas, so dass mittels eines Einleitens der Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikarbeitsraum bei einer Verkleinerung des Volumens des Pneumatikarbeitsraumes Energie als Gasfederspeicher in dem Pneumatikarbeitsraum speicherbar ist durch eine Vergrößerung des Druckes des Gases in dem Pneumatikarbeitsraum und umgekehrt bei einem Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikarbeitsraum bei einer Vergrößerung des Volumens des Pneumatikarbeitsraumes. Der hydraulische Energiespeicher kann damit zusätzlich auch als Gasfederspeicher fungieren, sodass dadurch auch zusätzlich Energie in den Pneumatikarbeitsraum durch eine Vergrößerung des Druckes des Gases in dem Pneumatikarbeitsraum gespeichert werden kann. Der Pneumatikarbeitsraum ist dabei fluiddicht bezüglich der Umgebung des Pneumatikarbeitsraums, insbesondere der Umgebung des Energiespeichers und bezüglich des Hydraulikarbeitsraums, abgedichtet.
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In einer weiteren Ausführungsform schneidet die fiktive Schnittebene die Teilhydraulikarbeitsräume und außerhalb der Teilhydraulikarbeitsräume an der fiktiven Schnittebene ist der Pneumatikarbeitsraum vorhanden.
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Zweckmäßig schneidet die fiktive Schnittebene sämtliche Teilhydraulikarbeitsräume und/oder nur einer Membran.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist der Pneumatikarbeitsraum in eine Vielzahl von Teilpneumatikarbeitsräume unterteilt, insbesondere ist oder sind jedem Teilhydraulikarbeitraum je ein Teilpneumatikarbeitsraum oder je zwei Teilpneumatikarbeitsräume zugeordnet und/oder der Pneumatikarbeitsraum ist von dem Gehäuse und der Membran begrenzt. Eine Vielzahl von Teilpneumatikarbeitsräumen oder eine Vielzahl von Teilhydraulikarbeitsräumen bedeutet, dass insbesondere mehr als zwei, drei, fünf oder zehn Teilpneumatikarbeitsräume und/oder Teilhydraulikarbeitsräume vorhanden sind. Eine große Anzahl von Teilhydraulikarbeitsräumen und/oder Teilpneumatikarbeitsräumen gestattet es, dass auch bei einem Versagen der Membran bei einem der Teilpneumatikarbeitsräume bzw. Teilhydraulikarbeitsräume der Energiespeicher weiterhin im Wesentlichen seine Funktion behält, da die einzelnen Teilpneumatikarbeitsräume getrennt abgedichtet sind. Bei einem Versagen an nur einem Teilhydraulikarbeitsraum fällt damit nur ein Teilhydraulikarbeitsraum zur Energiespeicherung aus, sodass damit bei beispielsweise zwanzig Teilhydraulikarbeitsräumen nur ein Ausfall von 5% der Energiespeicherkapazität des Energiespeichers auftritt.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung ist die Membran teilweise an einem Haltekörper eingespannt, der Haltekörper weist Vertiefungen auf und mittels eines Einleitens von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikarbeitsraum ist die Membran an je einem Teilhydraulikarbeitsraum in je eine Vertiefung durch Dehnen der Membran einführbar und umgekehrt. Durch das Einspannen ist die Membran fluiddicht abgedichtet.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform sind zwei Membranen übereinander zwischen einem Trennelement angeordnet und zwischen den beiden Membranen und an dem Trennelement ist der Hydraulikarbeitsraum vorhanden und auf einer ersten Membran liegt teilweise ein erster Haltekörper mit Vertiefungen auf und auf einer zweiten Membran liegt teilweise ein zweiter Haltekörper mit Vertiefungen auf und mittels eines Einleitens von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikarbeitsraum ist die erste Membran an je einem Teilhydraulikarbeitsraum in je eine Vertiefung des ersten Haltekörpers durch Dehnen der ersten Membran einführbar und die zweite Membran an je einem Teilhydraulikarbeitsraum ist in je eine Vertiefung des zweiten Haltekörpers durch Dehnen der zweiten Membran einführbar und umgekehrt. Durch das Übereinanderordnen von zwei Membranen bzw. einer Membran, die entsprechend gefaltet ist, kann dadurch eine große Anzahl von Teilhydraulikarbeitsräumen innerhalb eines kleinen Volumens des Energiespeichers angeordnet werden.
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In einer ergänzenden Ausführungsform ist das Trennelement als ein Gitter oder eine Platte mit Bohrungen ausgebildet.
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Vorzugsweise sind zwischen den Vertiefungen des Haltekörpers und der Membran die Teilpneumatikarbeitsräume ausgebildet. Beim Dehnen der Membran kann sich somit die Membran in die Teilpneumatikarbeitsräume hineinbewegen.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform beträgt das Volumen des elastischen Feststoffmateriales der Membran wenigstens 10%, 20%, 30%, 50% oder 70% des Volumens des Energiespeichers und/oder die Dicke einer Wandung der Membran ist größer als 0,1 cm, 0,5 cm, 1 cm, 2 cm oder 5 cm. Je größer der Anteil des Volumens des elastischen Feststoffmateriales am Volumen bzw. Gesamtvolumen des Energiespeichers ist, desto größer ist die von dem Energiespeicher speicherbare Energie bezogen auf das Volumen des Energiespeichers, da die Energie insbesondere durch eine Dehnung oder negative Dehnung des elastischen Feststoffmateriales in den Energiespeicher gespeichert wird. Zweckmäßig ist die Dicke der Wandung der wenigstens einen Membran kleiner als 50 cm, 30 cm oder 20 cm.
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Zweckmäßig ist das elastische Feststoffmaterial wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan, und/oder Kautschuk, insbesondere Nitrilkautschuk oder hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder Fluorkarbon-Kautschuk oder Silikonkautschuk oder Naturkautschuk.
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Eine Dehnung ist insbesondere eine Vergrößerung der Ausdehnung und/oder des Volumens der Membran und eine negative Dehnung ist eine Verkleinerung der Ausdehnung und/oder des Volumens der Membran.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Energiespeicher ein Gehäuse.
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In einer weiteren Ausgestaltung besteht das Gehäuse wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, und/oder aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischer Kunststoff, und/oder aus einem faserverstärken Verbundwerkstoff, insbesondere CFK oder GFK. Bei einer Ausbildung des Gehäuses aus Kunststoff oder Verbundwerkstoff weist das Gehäuse und damit auch der Energiespeicher eine geringe Masse auf.
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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, einen hydraulischen Energiespeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, wobei der hydraulische Energiespeicher als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebener hydraulischer Energiespeicher ausgebildet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt eines hydraulischen Energiespeichers in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 einen Längsschnitt des hydraulischen Energiespeichers in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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3 einen Längsschnitt des hydraulischen Energiespeichers in einem dritten Ausführungsbeispiel,
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4 einen Längsschnitt des hydraulischen Energiespeichers in einem vierten Ausführungsbeispiel und
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5 eine stark vereinfachte Darstellung eines hydraulischen Hybridsystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ein in 1 bis 4 dargestellter hydraulische Energiespeicher 1 wird dazu verwendet, um in einem hydraulischen Hybridsystem 20 (5) 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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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des hydraulischen Energiespeichers 1 dargestellt. Ein Gehäuse 6 umschließt fluiddicht einen Innenraum 11 und innerhalb des Innenraumes 11 ist eine Membran 2 mit einer Wandung 3 angeordnet. Die Membran weist eine Vielzahl von stabförmigen Auswölbungen auf und somit eine insgesamt kammartige Geometrie. Aufgrund der Schnittbildung von 1 sind nur jeweils zwei Reihen derartiger stabförmiger Auswölbungen dargestellt und senkrecht zu der Zeichnung von 1 weist die Membran 2 weitere stabförmige Auswölbungen auf. Die Membran 2 schließt einen Hydraulikarbeitsraum 7 ein und durch eine Ein- und Auslassöffnung 4, 5 kann Hydraulikflüssigkeit durch die Einlassöffnung 4 eingeleitet werden und durch die Auslassöffnung 5 aus dem Hydraulikarbeitsraum 7 ausgeleitet werden. Dabei ist an dem Gehäuse 6 eine Öffnung 10 vorhanden, welche zugleich auch die Ein- und Auslassöffnung 4, 5 bildet und an der Öffnung 10 des Gehäuses 6 ist die Membran 2 befestigt (1). Eine fiktive Schnittebene 14 schneidet aufgrund der Geometrie der stabförmigen Auswölbungen der Membran 2 die Membran 2 nur an Teilbereichen der fiktiven Ebene 14 den Hydraulikarbeitsraum 7, sodass diese Teilbereiche des Hydraulikarbeitsraumes 7 jeweils Teilhydraulikarbeitsräume 12 bilden. Die Anzahl der Teilhydraulikarbeitsräume 12 in der Schnittbildung gemäß 1 entspricht dabei der Anzahl der stabförmigen Auswölbungen der Membran 2 in der Schnittebene von 1. Dadurch kann innerhalb des hydraulischen Energiespeichers 1 ein großes Volumen des elastischen Feststoffmaterials der Membran 2 pro Volumeneinheit des hydraulischen Energiespeichers 1 angeordnet werden und dadurch auch eine große Energiemenge in dem hydraulischen Energiespeicher 1 pro Volumeneinheit des hydraulischen Energiespeichers 1 gespeichert werden. Der Raum außerhalb des Hydraulikarbeitsraums 7 und innerhalb des von dem Gehäuse 6 eingeschlossenen Innenraumes 11 ist dabei durch eine nicht dargestellte Zusatzöffnung mit der Umgebung des hydraulischen Energiespeichers 1 verbunden. Ist der Raum außerhalb des Hydraulikarbeitsraumes 7 und innerhalb des Innenraumes 11 fluiddicht bezüglich der Umgebung abgedichtet, das heißt, weist keine Zusatzöffnung auf, bildet dieser Raum außerhalb des Hydraulikarbeitsraumes 7 zusätzlich einen Pneumatikarbeitsraum 8, sodass der hydraulische Energiespeicher 1 auch zusätzlich als Gasfederspeicher fungieren kann (nicht dargestellt in 1).
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Bei einem Einleiten von Hydrauliköl in den Hydraulikarbeitsraum 7 durch eine nicht in 1 dargestellte Hydraulikleitung 26 mit der hydraulischen Pumpe 24 wird der Druck und das Volumen des Hydrauliköles in dem Hydraulikarbeitsraum 7 erhöht. Dies führt zu einer Verformung der Wandung 3 der Membran 2 und einer hieraus resultierenden Dehnung der Wandung 3. Die hydraulische Energie ist somit in dem hydraulischen Energiespeicher 1 durch eine elastische Verformung als Dehnung der Membran 2 gespeichert. Zum Entladen des Energiespeichers 1 wird mittels eines nicht dargestellten Ventiles Hydrauliköl von dem Hydraulikarbeitsraum 7 ausgeleitet und durch die Hydraulikleitung 26 und einen hydraulischen Motor 23 geleitet, so dass dadurch der hydraulische Motor 23 angetrieben wird. Dabei tritt eine elastische Rückverformung als negative Dehnung der Wandung 3 auf, so dass diese eine geringere Dehnung aufweist und somit beim Entladen des hydraulischen Energiespeichers 1 der Druck in dem Hydraulikarbeitsraum 7 abnimmt. Beim Entladen des Energiespeichers 1 wird somit der Druck und das Volumen des Hydrauliköles in dem Hydraulikarbeitsraum 7 reduziert.
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Die Wandung 2 weist eine große Dicke auf, z. B. im Bereich von 0,5 cm, 1 cm oder 3 cm. In dem hydraulischen Energiespeicher 1 ist somit der Volumenanteil des elastischen Feststoffmaterials der Wandung 3 groß, so dass dadurch in dem Energiespeicher 1 eine große Energiemenge pro Volumeneinheit des Energiespeichers 1 gespeichert werden kann, da der Volumenanteil des elastischen Feststoffmateriales der Wandung 3 bzw. der Membran 2 an dem Energiespeicher 1 groß ist. Die Energiespeicherung in dem hydraulischen Energiespeicher 1 gemäß 1 als erstes Ausführungsbeispiel erfolgt durch die elastische Verformung und Dehnung der Membran 2 aus dem elastischen Feststoffmaterial.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des hydraulischen Energiespeichers 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben. Lediglich die Membran 2 weist eine andere Form auf, sodass von der fiktiven Schnittebene 14 sämtliche stabförmigen Fortsätze der Membran 2 und damit auch sämtliche Teilhydraulikarbeitsräume 12 geschnitten sind. In diesem Energiespeicher 1 sind somit die stabförmigen Fortsätze der Membran 2 nicht übereinander angeordnet.
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In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des hydraulischen Energiespeichers 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben. Der hydraulische Energiespeicher 1 weist eine Membran 2 mit einer Vielzahl von teilkugelförmigen bzw. wabenförmigen Auswölbungen auf. Das mehrteilige Gehäuse 6 weist eine Vielzahl von Vertiefungen 30 auf. Die teilkugelförmigen bzw. wabenförmigen Auswölbungen der Membran 2 sind insbesondere in einem geladenen Zustand des hydraulischen Energiespeichers 1 innerhalb der Vertiefungen 30 angeordnet. Die Membran 2 ist außerdem zwischen zwei Teilen des Gehäuses 6 unter einer Druckkraft an einer Dichtung 35 eingespannt, sodass dadurch Teilpneumatikarbeitsräume 13 an jeweils einem Teilhydraulikarbeitsraum 12 fluiddicht voneinander getrennt sind. Die Teilhydraulikarbeitsräume 12 sind durch einen Verbindungskanal 34 fluidleitend miteinander verbunden. An jeder teilkugelförmigen bzw. wabenförmigen Auswölbung der Membran 2 innerhalb jeweils einer Vertiefung 30 eines Teils des Gehäuses 6 als Haltekörper 17 ist somit jeweils ein Teilhydraulikarbeitsraum 12 und ein Teilpneumatikarbeitsraum 13 vorhanden. Oberhalb (innerhalb der Zeichenebene von 3) der teilkugelförmigen bzw. wabenförmigen Auswölbungen der dehnbaren Membran 2 sind somit gemäß der Darstellung in 3 die Teilpneumatikarbeitsräume 13 vorhanden und unterhalb (innerhalb der Zeichenebene von 3) die Teilhydraulikarbeitsräume 12. Eine derartige Ausbildung ist ferner in zwei Schichten gemäß der Darstellung in 3 mit zwei Membranen 2 übereinander angeordnet. Durch das Einleiten von Hydrauliköl in die Einlassöffnung 4 erhöht sich das Volumen der Teilhydraulikarbeitsräume 12 und dies bedingt ein Dehnen der Membran 2, sodass die Membran 2 weiter in die Vertiefungen 30 hineingedehnt wird und dabei gleichzeitig das Volumen der fluiddichten Teilpneumatikarbeitsräume 13 verringert wird und dadurch der hydraulische Energiespeicher 1 auch zusätzlich als Gasfederspeicher fungiert, da der Druck des Gases innerhalb der Teilpneumatikarbeitsräume 13 erhöht wird. Umgekehrt erfolgt beim Ausleiten von Hydrauliköl aus der Auslassöffnung 5 ein negatives Dehnen der Membran 2, das heißt eine Verkleinerung des Volumens der Teilhydraulikarbeitsräume 12 und eine Vergrößerung des Volumens der Teilpneumatikarbeitsräume 13. Dies erfolgt bei sämtlichen Teilhydraulikarbeitsräumen 12 gleichzeitig, da diese durch den Verbindungskanal 34 fluidleitend miteinander verbunden sind. Oberhalb und unterhalb der Zeichenebene von 3 sind eine Vielzahl weiterer Teilhydraulikarbeitsräume 12 und Teilpneumatikarbeitsräume 13 vorhanden an einer Vielzahl von Vertiefungen 30 (nicht dargestellt).
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In 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des hydraulischen Energiespeichers 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 3 beschrieben. Zwei Membranen 2 sind zwischen einem Trennelement 32 angeordnet. Die beiden Membranen 2 können dabei einteilig oder auch zweiteilig ausgebildet sein. Das Trennelement 32 ist dabei als ein Gitter 33 oder eine Platte 33 mit Bohrungen ausgebildet. Das Gehäuse 6 ist von zwei Haltekörpern 17 gebildet, nämlich einem ersten oberen Haltekörper 18 und einem zweiten unteren Haltekörper 19. Die Geometrie der Haltekörper 17 ist dabei dahingehend ausgebildet, dass diese eine Vielzahl von Vertiefungen 30 aufweist. An Kontaktabschnitten 31 des Haltekörpers 17 liegen die beiden Haltekörper 17 auf den Membranen 2 auf. Dadurch sind die Teilhydraulikarbeitsräume 12 fluiddicht miteinander verbunden, da das Trennelement 32 sowohl in vertikaler Richtung aufgrund von Öffnungen oder Bohrungen gemäß der Darstellung in 3 als auch in horizontaler Richtung fluidleitend ausgebildet ist. Die einzelnen Teilpneumatikarbeitsräume 13 sind fluiddicht voneinander abgetrennt. Der hydraulische Energiespeicher 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel in 4 kann somit wie bei dem hydraulischen Energiespeicher 1 gemäß 3 Energie sowohl durch ein elastisches Dehnen der Membran 2 speichern, als auch als Gasfederspeicher fungieren, indem das Gas innerhalb der Teilpneumatikarbeitsräume 13 komprimiert wird durch das Erhöhen des Volumens der Teilhydraulikarbeitsräume 12 beim Einleiten von Hydraulikflüssigkeit in die Einlassöffnung 4. Oberhalb und unterhalb der Zeichenebene von 4 sind eine Vielzahl weiterer Teilhydraulikarbeitsräume 12 und Teilpneumatikarbeitsräume 13 vorhanden an einer Vielzahl von Vertiefungen 30 (nicht dargestellt).
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In 5 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. 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 mit oder ohne einem Hydraulikarbeitsraum 7 zu dem Hochdruckspeicher 15 mit dem Hydraulikarbeitsraum 7 gemäß 1 geleitet und gespeichert und dadurch hydraulische Energie in dem hydraulischen Energiespeicher 1 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 mit dem Hydraulikarbeitsraum 7 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 hydraulischen Energiespeicher 1 wesentliche Vorteile verbunden. In dem hydraulischen Energiespeicher 1 kann aufgrund der Geometrie der Membran 2, beispielsweise mit stabförmigen Auswölbungen, welche somit kammartig oder kuheuterförmig ausgebildet sind, pro Volumeneinheit des hydraulischen Energiespeichers 1 ein großes Volumen des elastischen Feststoffmaterial der Membran 2 angeordnet werden, sodass dadurch pro Volumeneinheit des hydraulischen Energiespeichers 1 eine große Energiemenge durch ein elastisches Dehnen des Feststoffmaterials der Membran 2 gespeichert werden kann. Zusätzlich kann der hydraulische Energiespeicher 1 auch als Gasfederspeicher fungieren, sodass dadurch zusätzliche Energie in dem hydraulischen Energiespeicher 1 pro Volumeneinheit gespeichert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006004120 A1 [0004]
- DE 10230743 A1 [0005]
- DE 102013206397 A1 [0006]
- DE 102010062696 A1 [0007]
