DE102014207329A1 - Fluidic displacement machine - Google Patents

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fluidic
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Michael Fischer
Ulrich Bittner
Matthias Goronzi
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine fluidische Verdrängermaschine (11, 12) mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten (50), denen Umsteuerquerschnitte (55) zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte (50) und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt (55) ermöglichen.
Um die Tonalität zu reduzieren, sind die Umsteuerquerschnitte (55) in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten (50) in Umfangsrichtung nicht periodisch so versetzt angeordnet, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine (11, 12) bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird.
The invention relates to a fluidic displacement machine (11, 12) with displacer cross sections (50) arranged on a circle, to which Umsteuerquerschnitte (55) are assigned, which allow the passage of fluid between one of the Verdrängerquerschnitte (50) and the associated Umsteuerquerschnitt (55).
In order to reduce tonality, the Umsteuerquerschnitte (55) in a defined random pattern relative to the Verdrängerquerschnitten (50) in the circumferential direction is not arranged periodically offset so that a tonality in the operation of the Verdrängermaschine (11, 12) effectively reduced at a relatively small range of variation becomes.

Figure DE102014207329A1_0001
Figure DE102014207329A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidische Verdrängermaschine mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten, denen Umsteuerquerschnitte zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt ermöglichen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Auslegen und/oder Herstellen einer derartigen Verdrängermaschine. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und mindestens einer vorab beschriebenen fluidischen Verdrängermaschine.The invention relates to a fluid displacement machine with arranged on a circle Verdrängerquerschnitten which Umsteuerquerschnitte are assigned, which allow the passage of fluid between one of the Verdrängerquerschnitte and the associated Umsteuerquerschnitt. The invention further relates to a method for designing and / or manufacturing such a displacement machine. The invention further relates to a hydraulic hybrid powertrain having an internal combustion engine and at least one fluid displacement machine described above.

Stand der TechnikState of the art

Aus der deutschen Patentschrift DE 196 41 779 C1 ist eine hydraulische Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse bekannt, das einen Innenraum begrenzt, in den ein ortsfester Steuerkörper hineinragt, der voneinander getrennte und mit einem Zu- beziehungsweise Ablaufanschluss verbundene Kanäle aufweist, mit einem drehbar auf dem Steuerkörper gelagerten und mit einer Welle gekoppelten Rotor, in dem Zylinder bildende Ausnehmungen mit darin gleitend geführten Hubelementen angeordnet sind, und mit einer den Rotor ringförmig umschließenden Hubeinrichtung, an der sich die Hubelemente mit ihren vom Steuerkörper abgewandt liegenden Enden abstützen, wobei die zylinderbildenden Ausnehmungen des Rotors zwischen sich unterschiedlich große Winkelsegmente einschließen. Aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2006 037 593 A1 und DE 10 2006 041 395 A1 sind verschiedene Maßnahmen bekannt, um eine unerwünschte Ausbreitung von Körperschall bei Axialkolbenmaschinen zu reduzieren. Aus dem US Patent 5,35 8,388 ist eine Axialkolbenpumpe mit Zylinderausgängen bekannt, deren Vorderkanten relativ zu einer imaginären Achse zufällig angeordnet sind. Aus der japanischen Veröffentlichung JP 2004 116 455 A ist eine Radialkolbenmaschine bekannt, bei welcher zur Verbesserung einer Tonalität Zylinderbohrungen und Zylinderseitenausgänge in Umfangsrichtung in ungleichen Abständen angeordnet sind.From the German patent DE 196 41 779 C1 a hydraulic working machine with a housing is known, which defines an interior, into which a stationary control body protrudes, which has separate and connected to a supply or drain port channels, with a rotatably mounted on the control body and coupled to a shaft rotor, in the cylinder-forming recesses are arranged therein with slidably guided lifting elements, and with a rotor annularly surrounding lifting device on which the lifting elements are supported with their ends facing away from the control body ends, wherein the cylinder-forming recesses of the rotor between them include different sized angle segments. From the German disclosure documents DE 10 2006 037 593 A1 and DE 10 2006 041 395 A1 Various measures are known to reduce unwanted propagation of structure-borne noise in axial piston machines. From the U.S. Patent 5,335,83888 For example, an axial piston pump with cylinder outputs is known whose leading edges are randomly disposed relative to an imaginary axis. From the Japanese publication JP 2004 116 455 A For example, a radial piston machine is known in which cylinder bores and cylinder side exits in the circumferential direction are arranged at unequal intervals to improve tonality.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Tonalität im Betrieb einer fluidischen Verdrängermaschine mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten, denen Umsteuerquerschnitte zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt ermöglichen, zu reduzieren.The object of the invention is to reduce the tonality in the operation of a fluid displacement machine with arranged on a circle Verdrängerquerschnitten which Umsteuerquerschnitte are assigned, which allow the passage of fluid between one of the Verdrängerquerschnitte and the associated Umsteuerquerschnitt.

Die Aufgabe ist bei einer fluidischen Verdrängermaschine mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten, denen Umsteuerquerschnitte zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt ermöglichen, dadurch gelöst, dass die Umsteuerquerschnitte in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten in Umfangsrichtung nicht-periodisch so versetzt angeordnet sind, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird. Die Umsteuerquerschnitte und Verdrängerquerschnitte sind vorzugsweise auf dem gleichen Kreis angeordnet. Die Verdrängerquerschnitte haben vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, dessen Mittelpunkt auf dem Kreis liegt. Die Umsteuerquerschnitte haben vorzugsweise eine im Wesentlichen nierenförmige Gestalt und stellen Durchtrittskanäle für das Fluid dar. Wegen ihrer nierenförmigen Gestalt werden diese Kanäle auch als Nieren bezeichnet. Jedem Verdrängerquerschnitt ist vorzugsweise genau ein Umsteuerquerschnitt zugeordnet. Der Begriff Umfangsrichtung bezieht sich auf den vorab genannten Kreis, dessen Mittelpunkt vorzugsweise mit einer Drehachse der fluidischen Verdrängermaschine zusammenfällt. Als Variationsbreite wird der Abstand oder das Delta zwischen einem minimalen und einem maximalen Versatz in Umfangsrichtung bezeichnet. Der Begriff Tonalität steht für eine Bezogenheit aller Töne auf einen Grundton. Durch die erfindungsgemäß versetzte Anordnung der Umsteuerquerschnitte in dem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten kann im Betrieb der fluidischen Verdrängermaschine ein flaches, rauschartiges Geräuschspektrum erreicht werden, welches bereits bei niedrigen Harmonischen wirksam ist. Dabei können besonders vorteilhaft unerwünschte Effekte, wie eine Erhöhung der Modulation, vermieden werden. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die fluidische Verdrängermaschine als Axialkolbenmaschine ausgeführt, wie sie zum Beispiel in den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2006 037 593 A1 und DE 10 2006 041 359 A1 offenbart ist. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen wurde bei Axialkolbenmaschinen mit der erfindungsgemäßen versetzten Anordnung der Umsteuerquerschnitte in dem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten sehr gute Ergebnisse erzielt.The problem is solved in a fluid displacement machine with arranged on a circle Verdrängerquerschnitten which Umsteuerquerschnitte are assigned, which allow the passage of fluid between one of the Verdrängerquerschnitte and the associated Umsteuerquerschnitt, achieved in that the Umsteuerquerschnitte in a defined random pattern relative to the Verdrängerquerschnitten in the circumferential direction arranged non-periodically staggered so that a tonality is effectively reduced in the operation of the displacement machine with a relatively small variation width. The Umsteuerquerschnitte and Verdrängerquerschnitte are preferably arranged on the same circle. The displacer cross sections preferably have a circular cross section, the center of which lies on the circle. The Umsteuerquerschnitte preferably have a substantially kidney-shaped shape and provide passageways for the fluid. Because of their kidney-shaped shape, these channels are also referred to as kidneys. Each displacer cross-section is preferably associated with exactly one Umsteuerquerschnitt. The term circumferential direction refers to the previously mentioned circle whose center preferably coincides with a rotation axis of the fluid displacement machine. The variation width is the distance or the delta between a minimum and a maximum offset in the circumferential direction. The term tonality stands for a relation of all tones to a fundamental tone. By virtue of the staggered arrangement of the Umsteuerquerschnitte in the defined random pattern relative to the Verdrängerquerschnitten a flat, noise-like noise spectrum can be achieved during operation of the fluid displacement machine, which is already effective at low harmonics. In this case, particularly advantageous undesirable effects, such as an increase in the modulation, can be avoided. According to a particularly preferred embodiment, the fluidic displacement machine is designed as an axial piston machine, as described for example in German Offenlegungsschriften DE 10 2006 037 593 A1 and DE 10 2006 041 359 A1 is disclosed. In investigations and experiments carried out in the context of the present invention, very good results were achieved in axial piston machines with the staggered arrangement according to the invention of the Umsteuerquerschnitte in the defined random pattern relative to the Verdrängerquerschnitten.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Zufallsmuster eine Variationsbreite von maximal 6 Grad aufweist. Das bedeutet, dass die versetzte Anordnung eine Winkelausdehnung von plus/minus 3 Grad in Umfangsrichtung aufweisen kann. Durch diese sehr geringe Variationsbreite können ungünstige Auswirkungen der versetzten Anordnung der Umsteuerquerschnitte auf die Funktion und die Lebensdauer der Verdrängermaschine begrenzt werden. So kann mit dem definierten Zufallsmuster zum Beispiel eine ausreichende Stabilität der Triebwerksdynamik aufrechterhalten werden. Des Weiteren kann ein unerwünschtes Zylinderabheben vermieden werden. Darüber hinaus werden niederfrequente Torsionsschwingungen einer Antriebswelle oder einer Abtriebswelle der fluidischen Verdrängermaschine vermieden. Die Gefahr von Kavitation kann ebenfalls gering gehalten werden. Besonders bevorzugt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Versatz von plus/minus 2 Grad, insbesondere von plus/minus 1,5 Grad, in Umfangsrichtung. Das entspricht einer Variationsbreite von 4 Grad, insbesondere 3 Grad.A preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that the defined random pattern has a maximum variation width of 6 degrees. This means that the staggered arrangement can have an angular extent of plus / minus 3 degrees in the circumferential direction. Due to this very small variation width unfavorable effects of the staggered arrangement of Umsteuerquerschnitte can be limited to the function and life of the positive displacement machine. So can with the defined Random patterns, for example, maintain sufficient stability of the engine dynamics. Furthermore, unwanted cylinder lifting can be avoided. In addition, low-frequency torsional vibrations of a drive shaft or an output shaft of the fluid displacement machine are avoided. The danger of cavitation can also be kept low. Particularly preferred in the context of the present invention, an offset of plus / minus 2 degrees, in particular of plus / minus 1.5 degrees, in the circumferential direction. This corresponds to a variation of 4 degrees, in particular 3 degrees.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in einer positiven als auch in einer negativen Richtung jeweils mindestens zwei Verdrängerquerschnitte um mehr als eine Hälfte eines maximalen Winkelversatzbetrages versetzt angeordnet sind. Als positive Richtung wird zum Beispiel der Uhrzeigersinn definiert. Dann wird als negative Richtung der Gegenuhrzeigersinn definiert. Als maximaler Winkelversatz wird die maximale Winkelausdehnung des Versatzes in Umfangsrichtung aus einer Mittellage bezeichnet. Als Winkelversatzbetrag wird der absolute Betrag des Winkelversatzes im mathematischen Sinne verstanden. Bei Verdrängermaschinen mit nur fünf Verdrängern und einem Versatzdelta, das größer als 5 Grad ist, genügt es, wenn mindestens zwei Verdränger in positiver und ein Verdränger in negativer Richtung um mehr als die Hälfte des maximalen Winkelversatzbetrages von der Mittellage abweicht, oder umgekehrt. Als Versatzdelta wird die Differenz zwischen einem maximalen Winkelversatz und einem minimalen Winkelversatz bezeichnet.Another preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that both in a positive and in a negative direction at least two Verdrängerquerschnitte are offset by more than half of a maximum Winkellagsatzbetrages. For example, the positive direction is defined as the clockwise direction. Then the counterclockwise direction is defined as the negative direction. The maximum angular offset is the maximum angular extent of the offset in the circumferential direction from a central position. The angular offset amount is understood to mean the absolute value of the angular offset in the mathematical sense. In displacement machines with only five displacers and an offset delta which is greater than 5 degrees, it is sufficient if at least two displacers in positive and a negative displacement in the negative direction by more than half of the maximum angular displacement amount from the center position, or vice versa. The offset delta is the difference between a maximum angular offset and a minimum angular offset.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer direkten Folge von drei Verdrängern zwei Verdränger das gleiche Vorzeichen und einen Winkelversatzbetrag aufweisen, der größer als der halbe Winkelversatzbetrag ist, wobei der dritte Verdränger ein anderes Vorzeichen oder einen Winkelversatzbetrag aufweist, der kleiner als der halbe Winkelversatzbetrag ist.Another preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that, within a direct sequence of three displacers, two displacers have the same sign and an angular displacement amount greater than half the angular displacement amount, the third displacer having a different sign or angular displacement amount is less than half the angular displacement amount.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer direkten Folge von vier Verdrängen mindestens zwei Verdränger unterschiedliche Vorzeichen und einen Winkelversatzbetrag aufweisen, der größer als der halbe Winkelversatzbetrag ist. Mit dieser Teilfolge wurden bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen an fluidischen Verdrängermaschinen mit mehr als vier Verdrängern sehr gute Ergebnisse erreicht.A further preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that, within a direct sequence of four displacements, at least two displacers have different signs and an angular offset amount that is greater than half the angular offset amount. With this subsequence, very good results were achieved in investigations carried out in the context of the present invention on fluid displacement machines with more than four displacers.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine fünf Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [–1, 1, –1, 1, 0], [–1, 0.5, –0.5, 1, 0], [0, –0.5, 0, 1, 0.5]. In den eckigen Klammern sind Zahlen ohne Dimension angegeben. Die fünf durch Kommata getrennten Zahlen sind den einzelnen Verdrängern zugeordnet. Die Zahl minus 1 steht zum Beispiel für einen maximalen negativen Winkelversatz. Analog steht die Zahl plus 1 für einen maximalen Winkelversatz in positiver Richtung. Die Zahl Null steht für keinen Winkelversatz. Die Zahl 0,5 steht für einen fünfzigprozentigen Winkelversatz, bezogen auf den maximalen Winkelversatzbetrag. Die Zahlen in den eckigen Klammern werden als Versatzfolge bezeichnet.Another preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that the displacement machine comprises five displacers having one of the following offset sequences times the maximum angular displacement amount: [-1, 1, -1, 1, 0], [-1, 0.5, -0.5, 1, 0], [0, -0.5, 0, 1, 0.5]. The square brackets indicate numbers without dimensions. The five numbers separated by commas are assigned to the individual displacers. The number minus 1 stands, for example, for a maximum negative angular offset. Analogously, the number plus 1 stands for a maximum angular offset in the positive direction. The number zero stands for no angular offset. The number 0.5 represents a fifty percent angular offset with respect to the maximum angular displacement amount. The numbers in square brackets are called offset sequences.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine sieben Verdränger mit einer Versatzfolge [0.2, –1, 0.25, 1, –0.4, –1, 1] mal den maximalen Winkelversatzbetrag aufweist. Die Zahl 0,2 steht für einen zwanzigprozentigen Winkelversatz. Analog stehen die Zahlen 0,25 und 0,4 für fünfundzwanzigprozentigen und einen vierzigprozentigen Winkelversatz. Die positiven oder negativen Vorzeichen stehen für eine Versatzrichtung im Gegenuhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn.Another preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that the displacement machine has seven displacers with an offset sequence [0.2, -1, 0.25, 1, -0.4, -1, 1] times the maximum angular offset amount. The number 0.2 represents a twenty percent angular offset. Likewise, the numbers 0.25 and 0.4 represent twenty-five percent and forty percent angular misalignment. The positive or negative signs represent an offset direction in the counterclockwise or clockwise direction.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine neun bis elf Verdränger mit einer Versatzfolge [–1, 0.6, 1, –1, 0.6, –1] als Teilfolge mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist. Der Wert 0,6 bedeutet einen sechzigprozentigen Winkelversatz.Another preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that the displacement machine has nine to eleven displacers with an offset sequence [-1, 0.6, 1, -1, 0.6, -1] as a subsequence times the maximum angular offset amount. The value 0.6 means a sixty percent angular misalignment.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine neun Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [0.6, –1, –1, 1, 1, –1, 0.6, –1, 1], [1, 0, –1, 0.4, 1, –0.2, 0.2, –1, –1], [1, 0, –1, 1, –0.5, 0.8, –1, 0.5, –1]. Damit konnten bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen gute Ergebnisse erzielt werden.Another preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that the displacement machine comprises nine displacers having one of the following offset sequences times the maximum angular offset amount: [0.6, -1, -1, 1, 1, -1, 0.6, -1, 1] , [1, 0, -1, 0.4, 1, -0.2, 0.2, -1, -1], [1, 0, -1, 1, -0.5, 0.8, -1, 0.5, -1]. Thus, good results could be achieved in the investigations and experiments carried out in the context of the present invention.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine elf Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [1, –1, 0, 1, –1, –1, 1, 1, –1, 1, –1], [–1, 1, 1, 1, –1, –1, 1, 1, –1, 1, –1], [0, 1, 1, –1, 0, –1, 1, 1, –1, 0.6, –1]. Damit konnten bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen gute Ergebnisse erzielt werden.Another preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that the displacement machine comprises eleven displacers having one of the following offset sequences times the maximum angular displacement amount: [1, -1, 0, 1, -1, -1, 1, 1, -1, 1, -1], [-1, 1, 1, 1, -1, -1, 1, 1, -1, 1, -1], [0, 1, 1, -1, 0, -1, 1, 1, -1, 0.6, -1]. Thus, good results could be achieved in the investigations and experiments carried out in the context of the present invention.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der fluidischen Verdrängermaschine sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine mindestens eine der vorab genannten Versatzfolgen oder Teilfolgen in umgekehrter oder spiegelbildlicher Reihenfolge aufweist. Der Begriff spiegelbildlich bezieht sich auf Verschiebungen um die Mittelachse oder Mittellage. Further preferred embodiments of the fluidic displacement machine are characterized in that the displacement machine has at least one of the aforementioned offset sequences or partial sequences in reverse or mirror-image order. The term mirror image refers to displacements about the central axis or central position.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung von plus/minus dem halben Winkelversatzbetrag zulässig ist. Dadurch werden die vorab beschriebenen Versatzfolgen praktisch um die Hälfte des halben Winkelversatzbetrages erweitert.Another preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that a deviation of plus / minus half the angular displacement amount is allowed. As a result, the previously described offset sequences are practically extended by half the half angular offset amount.

Bei einem Verfahren zum Auslegen und/oder Herstellen einer fluidischen Verdrängermaschine mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten, denen Umsteuerquerschnitte zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt ermöglichen, insbesondere einer vorab beschriebenen fluidischen Verdrängermaschine, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Umsteuerquerschnitte in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten in Umfangsrichtung nicht periodisch so versetzt angeordnet werden, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird. Dabei werden je nach Anzahl die vorab beschriebenen Versatzfolgen verwendet. Bei einer größeren Anzahl von Verdrängen kann eine der vorab beschriebenen Versatzfolgen auch als Teilfolge verwendet werden.In a method for laying out and / or producing a fluid displacement machine with arranged on a circle Verdrängerquerschnitten, which Umsteuerquerschnitte are assigned, which allow the passage of fluid between one of the Verdrängerquerschnitte and the associated Umsteuerquerschnitt, in particular a previously described fluidic Verdrängermaschine, is the above Object alternatively or additionally achieved in that the Umsteuerquerschnitte are not periodically offset in a defined random pattern relative to the Verdrängerquerschnitten in the circumferential direction so that a tonality in the operation of the displacement machine is effectively reduced at a relatively small range of variation. Depending on the number, the previously described offset sequences are used. With a larger number of displacements, one of the offset sequences described above can also be used as a subsequence.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass für eine Verdrängermaschine mit einer Anzahl von N gleich zwei hoch n minus 1 Verdrängern eine Maximalfolge zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird. Eine Maximalfolge oder Folge maximaler Länge wird im englischen auch als Maximum Length Sequence bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine pseudozufällige, binäre Folge, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird.A preferred embodiment of the method is characterized in that, for a displacement machine having a number N equal to two high n minus 1 displacers, a maximum sequence is used to represent the defined random pattern. A maximum sequence or sequence of maximum length is also referred to in English as the Maximum Length Sequence. This is a pseudo-random, binary sequence, which is used in the context of the present invention for representing the defined random pattern.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass für eine Verdrängermaschine mit einer Anzahl von N ungleich zwei hoch n minus 1 Verdrängern eine Maximalfolge als Teilfolge zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird. Damit konnten bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen gute Ergebnisse erzielt werden.A further preferred embodiment of the method is characterized in that for a displacement machine with a number of N not equal to two high n minus 1 displacers, a maximum sequence is used as a subsequence for representing the defined random pattern. Thus, good results could be achieved in the investigations and experiments carried out in the context of the present invention.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und mindestens einer vorab beschriebenen fluidischen Verdrängermaschine, die insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren ausgelegt und/oder hergestellt worden ist. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Tonalität der fluidischen Verdrängermaschine besonders vorteilhaft an die Geräuschcharakteristik eines Verbrennungsmotors angenähert werden. Dadurch kann eine unerwünschte Geräuschentwicklung durch die Verdrängermaschine im Betrieb des Hydraulikhybridantriebsstrangs reduziert oder ganz unterbunden werden.The invention further relates to a hydraulic hybrid powertrain having an internal combustion engine and at least one fluid displacement machine described above, which has been designed and / or manufactured in particular according to a previously described method. The inventive measures, the tonality of the fluid displacement machine can be particularly advantageous approached to the noise characteristics of an internal combustion engine. As a result, undesired noise development by the displacement machine during operation of the hydraulic hybrid drive train can be reduced or completely prevented.

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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Es zeigen:Show it:

1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydraulikhybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen fluidischen Verdrängermaschine; 1 a simplified representation of a hydraulic hybrid powertrain of a motor vehicle with a fluid displacement machine according to the invention;

2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße fluidische Verdrängermaschine; 2 a cross section through the fluid displacement machine according to the invention;

3 ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einem Schalldruckpegelverlauf eines Hydrostaten mit neuen Verdrängern als Ordnungsspektrum dargestellt; 3 a Cartesian coordinate diagram with a sound pressure level profile of a hydrostat with new displacers represented as order spectrum;

4 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem drei Versatzfolgen für fünf Verdränger grafisch dargestellt sind; 4 a Cartesian coordinate diagram in which three offset sequences are plotted for five displacers;

5 eine ähnliche Darstellung wie in Figur vier mit einer Versatzfolge für sieben Verdränger; 5 a similar representation as in Figure four with an offset sequence for seven displacers;

6 eine grafische Darstellung von drei Versatzfolgen für neun Verdränger; 6 a plot of three offset sequences for nine displacers;

7 eine grafische Darstellung von drei Versatzfolgen für elf Verdränger und 7 a graphical representation of three displacement sequences for eleven displacer and

8 eine grafische Darstellung einer Versatzfolge für sieben Verdränger. 8th a graphical representation of an offset sequence for seven displacer.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der beiliegenden 1 ist ein Hydraulikhybridantriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem angetriebenen Rad 2 vereinfacht dargestellt. Das angetriebene Rad 2 ist zum Beispiel über ein Differenzial 3 antriebsmäßig an den Hydraulikhybridantriebsstrang 1 angebunden. Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst einen primären Antrieb 4, der zum Beispiel eine Brennkraftmaschine 6 aufweist, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Das Rad 2 kann alleine durch den primären Antrieb 4 angetrieben werden.In the enclosed 1 is a hydraulic hybrid powertrain 1 a motor vehicle with a driven wheel 2 shown in simplified form. The driven wheel 2 is about one for example differential 3 drivingly to the hydraulic hybrid powertrain 1 tethered. The hydraulic hybrid powertrain 1 includes a primary drive 4 , for example, an internal combustion engine 6 has, which is also referred to as an internal combustion engine. The wheel 2 can alone by the primary drive 4 are driven.

Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst des Weiteren einen sekundären Antrieb 10. Der sekundäre Antrieb 10 umfasst eine erste Hydraulikmaschine 11 und eine zweite Hydraulikmaschine 12. Die beiden Hydraulikmaschinen 11 und 12 sind eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden. Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher 14 mit Hydraulikmedium, das mit Niederdruck beaufschlagt ist.The hydraulic hybrid powertrain 1 further includes a secondary drive 10 , The secondary drive 10 includes a first hydraulic machine 11 and a second hydraulic machine 12 , The two hydraulic machines 11 and 12 are hydraulically input side with a low pressure side 13 connected. The low pressure side 13 includes a low pressure accumulator 14 with hydraulic medium, which is subjected to low pressure.

Ausgangsseitig sind die Hydraulikmaschinen 11 und 12 hydraulisch mit einer Hochdruckseite 16 verbunden. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen Hochdruckspeicher 17 mit Hydraulikmedium, das mit Hochdruck beaufschlagt ist.On the output side are the hydraulic machines 11 and 12 hydraulically with a high pressure side 16 connected. The high pressure side 16 includes a high pressure accumulator 17 with hydraulic medium, which is subjected to high pressure.

Durch insgesamt sechs Rechtecke 18 sind Ventileinrichtungen bezeichnet, die in bekannter Art und Weise den Betrieb des sekundären Antriebs 10 mit den beiden Hydraulikmaschinen 11 und 12 ermöglichen.Through a total of six rectangles 18 are valve means referred to in a known manner the operation of the secondary drive 10 with the two hydraulic machines 11 and 12 enable.

Ein Getriebe 20 ist zwischen den primären Antrieb 4 und den sekundären Antrieb 10 geschaltet. Das Getriebe 20 ist als Planetengetriebe mit einem Hohlrad 30, einem Sonnenrad 32 und Planetenrädern 34 ausgeführt. Die Planetenräder 34 sind an einem Planetenträger 35 drehbar angebracht.A gearbox 20 is between the primary drive 4 and the secondary drive 10 connected. The gear 20 is as a planetary gear with a ring gear 30 a sun wheel 32 and planet wheels 34 executed. The planet wheels 34 are at a planet carrier 35 rotatably mounted.

Eine erste Welle 21 ist über eine Zahnradstufe drehfest mit dem Planetenträger 35 verbunden. Die erste Welle 21 ist an ihrem in der 1 rechten Ende über eine weitere Zahnradstufe drehfest mit dem Differenzial 3 verbunden.A first wave 21 is rotatably connected via a gear stage with the planet carrier 35 connected. The first wave 21 is at her in the 1 right end over another gear stage rotation with the differential 3 connected.

Eine zweite Welle 22 ist drehfest mit dem Hohlrad 30 des Planetengetriebes 20 verbunden. Die zweite Welle 22 ist antriebsmäßig mit dem primären Antrieb 4 verbindbar. Eine dritte Welle 23 ist drehfest mit dem Sonnenrad 32 des Planetengetriebes 20 verbunden.A second wave 22 is non-rotatable with the ring gear 30 of the planetary gear 20 connected. The second wave 22 is driving with the primary drive 4 connectable. A third wave 23 is rotatable with the sun gear 32 of the planetary gear 20 connected.

Eine Kupplungs- und/oder Synchronisiereinrichtung 27 ist auf der Abtriebsseite antriebsmäßig zwischen die zweite Hydraulikmaschine 12 des sekundären Antriebs 10 und das Differenzial 3 mit dem angetriebenen Rad 2 geschaltet. Dabei können zur Darstellung von Zusatzfunktionen, wie zum Beispiel einem Rückwärtsgang, weitere Getriebestufen zwischen die Kupplungs- und/oder Synchronisiereinrichtung 27 und das Differenzial 3 geschaltet sein.A coupling and / or synchronizer 27 is drivingly between the second hydraulic machine on the output side 12 of the secondary drive 10 and the differential 3 with the driven wheel 2 connected. In this case, to represent additional functions, such as a reverse gear, further gear stages between the clutch and / or synchronizer 27 and the differential 3 be switched.

Bei dem Hydraulikhybridantriebsstrang 1 handelt es sich um einen mechanisch-hydraulisch leistungsverzweigten Antriebsstrang. Je nach Betriebspunkt kann die Leistung des Hydraulikhybridantriebsstrangs 1 über den auch als mechanischen Antrieb bezeichneten primären Antrieb 4 oder über den auch als hydraulischen Antrieb bezeichneten sekundären Antrieb 10 geführt werden. Darüber hinaus kann die Leistung auch gleichzeitig über die beiden Antriebe 4, 10 beziehungsweise Systemzweige geführt werden. Es können Betriebszustände eintreten, in denen einzelne Systemteile inaktiv sind oder deaktiviert werden müssen.In the hydraulic hybrid powertrain 1 it is a mechanical-hydraulic power-split drive train. Depending on the operating point, the power of the hydraulic hybrid drivetrain 1 via the also called mechanical drive primary drive 4 or via the secondary drive, also referred to as a hydraulic drive 10 be guided. In addition, the power can also simultaneously through the two drives 4 . 10 or system branches are performed. Operating states can occur in which individual system parts are inactive or have to be deactivated.

Die in 1 nur symbolisch dargestellten Hydraulikmaschinen 11 und 12 werden auch als Hydrostaten bezeichnet und sind vorzugsweise als Axialkolbenmaschinen ausgeführt. Der Aufbau und die Funktion von Axialkolbenmaschinen sind zum Beispiel in den deutschen Offenlegungsschrift in DE 10 2006 037 593 A1 und DE 10 2006 041 359 A1 beschrieben.In the 1 only symbolically represented hydraulic machines 11 and 12 are also referred to as Hydrostaten and are preferably designed as axial piston machines. The structure and function of axial piston machines are described, for example, in the German Offenlegungsschrift in DE 10 2006 037 593 A1 and DE 10 2006 041 359 A1 described.

In 2 ist ein als Axialkolbenmaschine ausgeführter Hydrostat in einem Querschnitt durch einen Zylinder 40 dargestellt. Der Zylinder 40 umfasst insgesamt neun Kolbenbohrungen 41 bis 49, die zur Führung von (nicht dargestellten) Kolben in axialer Richtung dienen. Die axiale Richtung verläuft in 2 senkrecht zur Zeichenebene.In 2 is a designed as an axial piston hydrostat in a cross section through a cylinder 40 shown. The cylinder 40 comprises a total of nine piston bores 41 to 49 which serve to guide pistons (not shown) in the axial direction. The axial direction runs in 2 perpendicular to the drawing plane.

Jede Kolbenbohrung 41 bis 49 stellt einen kreisrunden Verdrängerquerschnitt 50 dar. Die Mittelpunkte der kreisrunden Verdrängerquerschnitte 50 sind auf einem Kreis 52 angeordnet und in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet. Jedem Verdrängerquerschnitt 50 ist eine Umsteuerniere 53 zugeordnet, die einen Durchtritt von Fluid aus einem Saugbereich in die jeweils zugeordnete Kolbenbohrung beziehungsweise aus der jeweils zugeordneten Kolbenbohrung in einen Druckbereich der Verdrängungsmaschine ermöglicht.Every piston bore 41 to 49 represents a circular displacement cross section 50 dar. The centers of the circular Verdrängerquerschnitte 50 are on a circle 52 arranged and spaced uniformly in the circumferential direction. Each displacement cross section 50 is a reversal kid 53 associated, which allows a passage of fluid from a suction area in the respectively associated piston bore or from the respective associated piston bore in a pressure range of the displacement machine.

Die Hälfte der Umsteuerquerschnitte 55 und Verdrängerquerschnitte 50 ist dem Druckbereich zugeordnet, der auch als Druckniere bezeichnet wird. Die andere Hälfte der Umsteuerquerschnitte 55 und Verdrängerquerschnitte 50 ist dem Saugbereich zugeordnet, der auch als Saugniere bezeichnet wird. Die Druckniere und die Saugniere sind zum Beispiel in einer (nicht dargestellten) ortsfesten Steuerplatte vorgesehen.Half of the Umsteuerquerschnitte 55 and displacer cross sections 50 is assigned to the print area, which is also referred to as print kidney. The other half of Umsteuerquerschnitte 55 and displacer cross sections 50 is assigned to the suction area, which is also referred to as Saugniere. The pressure kidney and the suction kidney are provided, for example, in a stationary control plate (not shown).

In 2 ist durch einen Pfeil 56 angedeutet, dass sich der Zylinder 40 im Betrieb der Verdrängermaschine im Uhrzeigersinn dreht. Durch einen Doppelpfeil 57 ist ein Teilungswinkel zwischen den Kolbenbohrungen 41 und 42 bezeichnet. Die Teilungswinkel zwischen den Kolbenbohrungen 41 bis 49 sind gleich. Durch die Zylinderrotration werden die Verdrängerräume 50 über die Umsteuerquerschnitte 55 wechselweise mit der Druck- beziehungsweise Saugniere kommutiert.In 2 is by an arrow 56 hinted that the cylinder 40 rotates clockwise during operation of the positive displacement machine. By a double arrow 57 is a pitch angle between the piston bores 41 and 42 designated. The pitch angle between the piston bores 41 to 49 are equal. Due to the cylinder rotation, the displacer 50 over the Umsteuerquerschnitte 55 alternately commutated with the pressure or suction kidney.

Durch Pfeile 58 und 59 ist jeweils ein Winkelversatz angedeutet, um den die Umsteuerquerschnitte 55 gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung relativ zu dem jeweils zugehörigen Verdrängerquerschnitt 50 in Umfangsrichtung versetzt sind. Die versetzte Anordnung der Umsteuerquerschnitte 55 relativ zu den Verdrängerquerschnitten 50 wird wegen der im Wesentlichen nierenförmigen Gestalt der Umsteuerquerschnitte 55 im englischen auch als „kidney-shifting” bezeichnet. Der relative Versatz der Umsteuerquerschnitte 55 in einem definierten Zufallsmuster erzeugt eine zeitlich nicht-periodische Kommutierung zu der Druck- beziehungsweise Saugniere.By arrows 58 and 59 in each case an angular offset is indicated by the Umsteuerquerschnitte 55 according to an essential aspect of the invention relative to the respectively associated displacement cross-section 50 offset in the circumferential direction. The staggered arrangement of Umsteuerquerschnitte 55 relative to the Verdrängerquerschnitten 50 becomes due to the substantially kidney-shaped shape of Umsteuerquerschnitte 55 Also referred to in the English as "kidney-shifting". The relative offset of Umsteuerquerschnitte 55 in a defined random pattern produces a temporally non-periodic commutation to the pressure or suction kidney.

Die Umsteuerquerschnitte 55 können aus ihrer durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Mittellage 60 entweder im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 59 in 2 angedeutet ist, oder im Gegenuhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 58 in 2 angedeutet ist, in Umfangsrichtung versetzt angeordnet werden.The Umsteuerquerschnitte 55 can from their indicated by a dotted line center position 60 either clockwise, as indicated by the arrow 59 in 2 is indicated, or counterclockwise, as indicated by the arrow 58 in 2 is indicated, offset in the circumferential direction.

Die versetzte Anordnung der Umsteuerquerschnitte relativ zu den Verdrängerquerschnitten wird gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung so ausgeführt, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine reduziert wird. In 3 sind in einem kartesischen Koordinatendiagramm auf einer x-Achse die Hydrostatordnungen in ganzen Zahlen von 0 bis 99 aufgetragen. Der Begriff Ordnung bezieht sich auf das Vielfache der Drehfrequenz. Auf der y-Achse ist in 3 ein Schalldruckpegel in Dezibel aufgetragen. Die y-Achse ist in Stufen von fünf Dezibel unterteilt.The staggered arrangement of Umsteuerquerschnitte relative to the Verdrängerquerschnitten is carried out according to an essential aspect of the invention so that a tonality in the operation of the displacement machine is reduced. In 3 For example, in a Cartesian coordinate diagram on an x-axis, hydrostatics are plotted in integers from 0 to 99. The term order refers to the multiple of the rotation frequency. On the y-axis is in 3 a sound pressure level is plotted in decibels. The y-axis is divided into levels of five decibels.

Durch punktierte Linien 63 mit einem Punkt 64 am Ende sind in 3 Referenzwerte ohne kidney-shifting dargestellt. Im Vergleich dazu ist ein Schalldruckpegelverlauf 65 mit kidney-shifting dargestellt. Ohne kidney-shifting sind die Umsteuerquerschnitte gleichmäßig periodisch verteilt. In 3 sieht man, dass ohne kidney-shifting nur die Vielfachen der Grundordnung auftreten, die durch die Zahl der Verdränger festgelegt ist. Im dargestellten Beispiel hat die untersuchte fluidische Verdrängermaschine neun Verdränger.Through dotted lines 63 with a point 64 in the end are in 3 Reference values shown without kidney-shifting. In comparison, there is a sound pressure level profile 65 shown with kidney-shifting. Without kidney-shifting, the Umsteuerquerschnitte are evenly distributed periodically. In 3 you see that without kidney-shifting only the multiples of the basic order occur, which is determined by the number of displacers. In the example shown, the tested fluidic displacement machine has nine displacers.

Als Verdränger werden zum Beispiel die axial bewegbaren Kolben der Axialkolbenmaschine bezeichnet. Bereits durch eine geringe Variation der Teilung der Umsteuerquerschnitte um wenige Grad kann, wie man in 3 sieht, die siebenundzwanzigste Ordnung um drei, die sechsunddreißigste Ordnung um fünf Dezibel reduziert werden. Ab der fünfundvierzigsten Ordnung liegen die Kolbenfrequenzen in derselben Größenordnung wie die Nebenharmonischen. Dies kommt einem rauschartigen Spektrum sehr nah, so dass die Tonalität, insbesondere bei Überlagerung mit anderen Geräuschquellen, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine beziehungsweise einem Verbrennungsmotor, deutlich unauffälliger und damit angenehmer wahrgenommen wird.As a displacer, for example, the axially movable piston of the axial piston machine are referred to. Already by a small variation of the division of Umsteuerquerschnitte by a few degrees, as can be seen in 3 sees the twenty-seventh order reduced by three, the thirty-sixth order by five decibels. From the forty-fifth order, the piston frequencies are of the same order of magnitude as the minor harmonics. This comes very close to a noise-like spectrum, so that the tonality, in particular when superimposed with other noise sources, for example an internal combustion engine or an internal combustion engine, is noticeably less noticeable and thus more pleasant.

Das kidney-shifting wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet, um ein definiertes Zufallsmuster zu erzeugen, wie die Umsteuerquerschnitte besonders vorteilhaft relativ zu den Verdrängerquerschnitten in Umfangsrichtung nicht periodisch so versetzt angeordnet werden können, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird. Ein derartiges Zufallsmuster wird auch als kidney-shifting Muster bezeichnet. Im Folgenden wird die Nomenklatur zu den nachfolgenden allgemeinen Regeln und speziellen, vorteilhaften Folgen aus der erfindungsgemäßen Optimierung erläutert.The kidney-shifting is used in the present invention to generate a defined random pattern, as the Umsteuerquerschnitte particularly advantageous relative to the Verdrängerquerschnitten in the circumferential direction can not be arranged periodically offset so that a tonality in the operation of Verdrängermaschine with a relatively small range of variation effectively reduced. Such a random pattern is also called a kidney-shifting pattern. In the following, the nomenclature for the following general rules and special, advantageous consequences of the optimization according to the invention is explained.

Nomenklatur:Nomenclature:

  • N Einzel-Ereignisse innerhalb einer Perioder (entspricht Anzahl Verdränger)N single events within one period (equal to number of displacers)
  • Δτ Teilungswinkel Winkel zwischen zwei Kolbenbohrungen bei gleichverteilter Anordnung (360°/N)Δτ pitch angle Angle between two piston bores evenly distributed (360 ° / N)
  • γi KS Kidney-Shifting-Winkel (Verschiebung der Zylinderniere von der Mittellage entgegen der Drehrichtung gegenüber der Kolbenbohrung)γ i KS kidney-shifting angle (displacement of the cylinder kidney from the middle position opposite to the direction of rotation with respect to the piston bore)
  • γmin, γmax KS-grenze untere bzw. obere Grenze des größten auftretenden KS-winkelsγ min , γ max KS limit Lower or upper limit of the largest occurring KS angle
  • Δγ = γmax – γmin KS-breite obere KS-grenze minus untere KS-grenzeΔγ = γ max - γ min KS-wide upper KS boundary minus lower KS boundary

Allgemeine Festlegungen:General specifications:

  • • Die Mittellage wird so festgelegt, dass gilt γmin = –γmax. Üblicherweise stimmt die Mittellage mit der Bohrungsachse überein.• The center position is set so that γ min = -γ max . Usually, the middle position coincides with the bore axis.
  • • Aufgrund der Periodizität kann das Muster nach dem letzten Verdränger beim ersten wieder fortgesetzt werden: γi = γN+i für i = 1...N)• Due to the periodicity, the pattern can be continued after the last displacer at the first: γ i = γ N + i for i = 1 ... N)
  • • Es versteht sich, dass die beschriebenen Muster bzw. Teilfolgen auch in umgekehrter Anordnung (d. h. γ * / i = γN-i+1 für i = 1...N) sowie in spiegelbildlicher Anordnung der Verschiebungen um die Mittelachse ( γ * / i = –γi für i = 1...N) ohne Nachteile hinsichtlich der Wirksamkeit ausführen lassen. Auf eine Beschreibung der entsprechenden modifizierten Mustervarianten γ * / i zu der ursprünglichen Anordnung wird daher verzichtet.• It is understood that the patterns or subsequences described also in reverse order (ie γ * / i = γ N-i + 1 for i = 1 ... N) and in a mirror-image arrangement of the displacements about the central axis ( γ * / i = -γ i for i = 1 ... N) without any disadvantages in terms of effectiveness. For a description of the corresponding modified sample variants γ * / i to the original arrangement is therefore omitted.
  • • Robustheitsuntersuchungen haben gezeigt, dass die Musterfolgen auch bei Abweichungen noch eine gute bis sehr gute Wirksamkeit aufzeigen. Daher sind in den erfindungsgemäßen Musterfolgen auch Varianten innerhalb einer bestimmten Toleranzabweichung beinhaltet, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es können Einzelabweichungen von γ * / i = γi ± 0.5γmax und eine mittlere Abweichung von
    Figure DE102014207329A1_0002
    innerhalb der dargelegten (Teil-)Folge zugelassen werden ohne die erfindungsgemäße Wirksamkeit zu reduzieren.
    • Robustness studies have shown that the pattern sequences still show good to very good efficacy even in case of deviations. Therefore, variants within a certain tolerance deviation are included in the sample sequences according to the invention, without to leave the scope of the invention. There may be individual deviations of γ * / i = γ i ± 0.5γ max and a mean deviation of
    Figure DE102014207329A1_0002
    be admitted within the set (partial) sequence without reducing the effectiveness of the invention.

Allgemeine Regeln für das Vorteilhafte Ausgestaltungen für das Kidney ShiftingGeneral Rules for the Beneficial Embodiments of Kidney Shifting

  • 1. Von allen Verdrängern werden die Verschiebungen so ausgewählt, dass sowohl in pos. als auch in neg. Richtung je mind. 2 Verdränger um mehr als die Hälfte des max. KS-Betrages von der Mittellage abweichen. Die Position und Reihenfolge von i, j, k, l innerhalb der Gesamtfolge ist unerheblich. → γ i,j > 0.5γmax und γk,l < 0.5γmin. Bei Einheiten mit nur 5 Verdrängern und Δγ > 5° genügt es, wenn mind. 2 Verdränger i, j in pos., und ein Verdränger k in neg. Richtung um mehr als die Hälfte des max. KS-Betrages von der Mittellage abweicht (bzw. umgekehrt). → γi,j > 0.5γmax und γk < 0.5γmin 1. Of all displacers, the displacements are selected so that both in pos. as well as in neg. Direction ever mind. 2 displacer by more than half of the max. KS amount deviate from the middle position. The position and order of i, j, k, l within the overall sequence is irrelevant. → γ i, j > 0.5γ max and γ k, l <0.5γ min . For units with only 5 displacers and Δγ> 5 °, it is sufficient if at least 2 displacers i, j in pos., And a displacer k in neg. Direction by more than half of the max. KS amount deviates from the middle position (or vice versa). → γ i, j > 0.5γ max and γ k <0.5γ min
  • 2. Wird innerhalb einer direkten Folge von 3 Verdrängern i, j, k folgende Konstellation gewählt: 2 Verdrängern i, j mit gleichem Vorzeichen und großer Amplitude, so muss der dritte Verdränger k eine kleine Amplitude oder ein anderes Vorzeichen aufweisen. Die Reihenfolge von i, j, k innerhalb der 3er-Folge ist unerheblich. → für γi,j > 0.5γmax muss gelten γk < 0.5γmax 2. If, within a direct sequence of 3 displacers i, j, k, the following constellation is chosen: 2 displacers i, j with the same sign and large amplitude, the third displacer k must have a small amplitude or a different sign. The order of i, j, k within the 3-series is irrelevant. → for γ i, j > 0.5γ max must be valid γ k <0.5γ max
  • 3. Innerhalb einer direkten Folge von 4 Verdrängern i, j, k, l muss mindestens für einen Verdränger gelten γi > 0.5γmax und für mindestens einen Verdränger γj < 0.5γmin. D. h. es muss mindestens zwei Verdränger i und j mit großer Amplitude und unterschiedlichem Vorzeichen geben. Die Reihenfolge von i, j, k, l innerhalb der 4er Folge ist unerheblich.3. Within a direct sequence of 4 displacers i, j, k, l, at least one displacer γ i > 0.5γ max and for at least one displacer γ j <0.5γ min . Ie. there must be at least two displacers i and j with large amplitude and different sign. The order of i, j, k, l within the 4-series is irrelevant.

Spezielle, vorteilhafte Folgen (aus der Optimierung):Special, beneficial consequences (from the optimization):

  • 4. Für N = 5: Die Folge lautet γmax*[–1, 1, –1, 1, 0], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.4. For N = 5: The sequence is γ max * [-1, 1, -1, 1, 0], where a deviation of ± 0.5γ max is still within the scope of the invention for each γ i .
  • 5. Für N = 5: die Folge lautet γmax*[–1, 0.5, –0.5, 1, 0], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.5. For N = 5: the sequence is γ max * [-1, 0.5, -0.5, 1, 0], wherein for each γ i a deviation of ± 0.5γ max is still within the scope of the invention.
  • 6. Für N = 5: die Folge lautet γmax*[0, –0.5, 0, 1, 0.5], wobei auch hier für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.6. For N = 5: the sequence is γ max * [0, -0.5, 0, 1, 0.5], whereby for every γ i a deviation of ± 0.5γ max is still within the scope of the invention.
  • 7. Für N = 7: Die Folge lautet γmax*[0.2, –1, 0.25, 1, –0.4, –1, 1], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt. Speziell für γ3 zeigte die Robustheitsuntersuchung ein besonders breites Toleranzfeld mit γ3 = (0.25 ± 0.7)γmax.7. For N = 7: The sequence is γ max * [0.2, -1, 0.25, 1, -0.4, -1, 1], where for each γ i a deviation of ± 0.5γ max is still within the scope of the invention lies. Especially for γ 3 , the robustness test showed a particularly wide tolerance field with γ 3 = (0.25 ± 0.7) γ max .
  • Für N = 9–11: Die Folge enthält eine Teilfolge γmax*[–1, 0.6, 1, –1, 0.6, –1], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.For N = 9-11: The sequence contains a subsequence γ max * [-1, 0.6, 1, -1, 0.6, -1], wherein for each γ i a deviation of ± 0.5γ max is still within the scope of the invention lies.
  • 9. Für N = 9: Die Folge lautet γmax*[0.6, –1, –1, 1, 1, –1, 0.6, –1, 1], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.9. For N = 9: The sequence is γ max * [0.6, -1, -1, 1, 1, -1, 0.6, -1, 1], where for each γ i a deviation of ± 0.5γ max still within the scope of the invention.
  • 10. Für N = 9: Die Folge lautet γmax*[1, 0, –1, 0.4, 1, –0.2, 0.2, –1, –1], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.10. For N = 9: The sequence is γ max * [1, 0, -1, 0.4, 1, -0.2, 0.2, -1, -1], where for each γ i a deviation of ± 0.5γ max still within the scope of the invention.
  • 11. Für N = 9: Die Folge lautet γmax*[1, 0, –1, 1, –0.5, 0.8, –1, 0.5, –1], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt. 11. For N = 9: The sequence is γ max * [1, 0, -1, 1, -0.5, 0.8, -1, 0.5, -1], where for each γ i a deviation of ± 0.5γ max still within the scope of the invention.
  • 12. Für N = 11: Die Folge lautet γmax*[1, –1, 0, 1, –1, –1, 1, 1, –1, 1, –1], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.12. For N = 11: The sequence is γ max * [1, -1, 0, 1, -1, -1, 1, 1, -1, 1, -1], where for each γ i a deviation of ± 0.5γ max is still within the scope of the invention.
  • 13. Für N = 11: Die Folge lautet γmax*[–1, 1, 1, 1, –1, –1, 1, 1, –1, 1, –1], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.13. For N = 11: The sequence is γ max * [- 1, 1, 1, 1, -1, -1, 1, 1, -1, 1, -1], where for each γ i a deviation of ± 0.5γ max is still within the scope of the invention.
  • 14. Für N = 11: Die Folge lautet γmax*[0, 1, 1, –1, 0, –1, 1, 1, –1, 0.6, –1], wobei für jedes γi eine Abweichung von ±0,5γmax noch im Rahmen der Erfindung liegt.14. For N = 11: The sequence is γ max * [0, 1, 1, -1, 0, -1, 1, 1, -1, 0.6, -1], where for each γ i a deviation of ± 0.5γ max is still within the scope of the invention.
  • 15. Verwendung einer der o. g. Folgen als Teilfolge in Anwendungen mit größerer Anzahl N.15. Using one of the o. G. Sequences as subsequences in applications with larger numbers N.
  • 16. Verwendung einer Maximum Length Sequence als Folge in hydrostatischen Anwendungen mit einer Anzahl Verdränger N = 2n – 1. Insbesondere lautet für N = 7 die Folge γmax*[1, –1, –1, 1, –1, 1, 1].16. Using a maximum length sequence as a consequence in hydrostatic applications with a number of displacers N = 2 n -1. In particular, for N = 7, the sequence γ max * [1, -1, -1, 1, -1, 1, 1].
  • 17. Verwendung einer Maximum Length Sequence als Teilfolge in Anwendungen mit größerer Anzahl N für N ≠ 2n – 1.17. Using a maximum length sequence as a subsequence in applications with a larger number N for N ≠ 2 n - 1.

In den 3 bis 8 sind zu den vorab beschriebenen allgemeinen Regeln 4 bis 7, 9 bis 14 und 16 die zugehörigen Folgen, die auch als Versatzfolgen bezeichnet werden, grafisch mithilfe von kartesischen Koordinatendiagrammen dargestellt.In the 3 to 8th For example, in addition to general rules 4 through 7, 9 through 14, and 16 described above, the associated sequences, also referred to as offset sequences, are graphically represented using Cartesian coordinate diagrams.

Auf der x-Achse der Koordinatendiagramme sind die Verdrängernummern aufgetragen. Auf der y-Achse der Koordinatendiagramme ist der Versatz beziehungsweise das kidney-shifting dimensionslos aufgetragen. Dabei steht plus eins für einen maximalen positiven Versatz und minus eins für einen maximalen negativen Versatz. Die null bedeutet, dass kein Versatz beziehungsweise kein kidney-shifting auftritt.The displacer numbers are plotted on the x-axis of the coordinate diagrams. On the y-axis of the coordinate diagrams, the offset or the kidney-shifting is dimensionlessly plotted. Where plus is one for a maximum positive offset and minus one for a maximum negative offset. The zero means that no offset or no kidney-shifting occurs.

In 4 sind Folgen 74 bis 76 zu den allgemeinen Regeln 4 bis 6 für eine Verdrängermaschine mit fünf Verdrängern grafisch dargestellt.In 4 are consequences 74 to 76 to the general rules 4 to 6 for a displacement machine with five displacers graphed.

In 5 ist eine Versatzfolge 77 zu der allgemeinen Regel 7 mit sieben Kolben oder Verdrängern grafisch dargestellt. In 5 is an offset sequence 77 to the general rule 7 with seven pistons or displacers graphed.

In 6 sind Versatzfolgen 79 bis 81 zu den Regeln 9 bis 11 für eine Verdrängermaschine mit neun Verdrängern grafisch dargestellt.In 6 are offset sequences 79 to 81 to the rules 9 to 11 for a displacer with nine displacers graphed.

In 7 sind Versatzfolgen 82 bis 84 zu den allgemeinen Regeln 12 bis 14 für eine Verdrängermaschine mit elf Kolben grafisch dargestellt.In 7 are offset sequences 82 to 84 to the general rules 12 to 14 for a displacer with eleven pistons plotted.

In 8 ist eine Versatzfolge 85 zu Regel 16 für eine Verdrängermaschine mit sieben Verdrängern grafisch dargestellt.In 8th is an offset sequence 85 to rule 16 for a displacement machine with seven displacers graphed.

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Claims (17)

Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) mit auf einem Kreis (52) angeordneten Verdrängerquerschnitten (50), denen Umsteuerquerschnitte (55) zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt (55) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsteuerquerschnitte (55) in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten (50) in Umfangsrichtung nicht-periodisch so versetzt angeordnet sind, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine (11, 12) bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) with on a circle ( 52 ) arranged Verdrängerquerschnitten ( 50 ), which Umsteuerquerschnitte ( 55 ), the passage of fluid between one of the Verdrängerquerschnitte and the associated Umsteuerquerschnitt ( 55 ), characterized in that the Umsteuerquerschnitte ( 55 ) in a defined random pattern relative to the Verdrängerquerschnitten ( 50 ) are non-periodically offset in the circumferential direction so that a tonality in the operation of the displacement machine ( 11 . 12 ) is effectively reduced with a relatively small variation width. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Zufallsmuster eine Variationsbreite von maximal 6 Grad aufweist.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to claim 1, characterized in that the defined random pattern has a maximum variation width of 6 degrees. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in einer positiven als auch in einer negativen Richtung jeweils mindestens zwei Verdrängerquerschnitte (50) um mehr als eine Hälfte eines maximalen Winkelversatzbetrages versetzt angeordnet sind.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that both in a positive and in a negative direction in each case at least two Verdrängerquerschnitte ( 50 ) are staggered by more than one half of a maximum angular displacement amount. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer direkten Folge von drei Verdrängern zwei Verdränger das gleiche Vorzeichen und einen Winkelversatzbetrag aufweisen, der größer als der halbe Winkelversatzbetrag ist, wobei der dritte Verdränger ein anderes Vorzeichen oder einen Winkelversatzbetrag aufweist, der kleiner als der halbe Winkelversatzbetrag ist.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that, within a direct sequence of three displacers, two displacers have the same sign and an angular displacement amount greater than half the angular displacement amount, the third displacer having a different sign or angular displacement amount which is smaller is the half angle offset amount. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer direkten Folge von vier Verdrängen mindestens zwei Verdränger unterschiedliche Vorzeichen und einen Winkelversatzbetrag aufweisen, der größer als der halbe Winkelversatzbetrag ist.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that, within a direct sequence of four displacements, at least two displacers have different signs and an angular offset amount which is greater than half the angular offset amount. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11, 12) fünf Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [–1, 1, –1, 1, 0], [–1, 0.5, –0.5, 1, 0], [0, –0.5, 0, 1, 0.5].Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement machine ( 11 . 12 ) has five displacers with one of the following offset sequences times the maximum angular offset amount: [-1, 1, -1, 1, 0], [-1, 0.5, -0.5, 1, 0], [0, -0.5, 0, 1, 0.5]. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11, 12) sieben Verdränger mit einer Versatzfolge [0.2, –1, 0.25, 1, –0.4, –1, 1] mal den maximalen Winkelversatzbetrag aufweist.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement machine ( 11 . 12 ) has seven displacers with an offset sequence [0.2, -1, 0.25, 1, -0.4, -1, 1] times the maximum angular offset amount. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11, 12) neun bis elf Verdränger mit einer Teilfolge [–1, 0.6, 1, –1, 0.6, –1] mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement machine ( 11 . 12 ) has nine to eleven displacers with a subsequence [-1, 0.6, 1, -1, 0.6, -1] times the maximum angular offset amount. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11, 12) neun Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [0.6, –1, –1, 1, 1, –1, 0.6, –1, 1], [1, 0, –1, 0.4, 1, –0.2, 0.2, –1, –1], [1, 0, –1, 1, –0.5, 0.8, –1, 0.5, –1].Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement machine ( 11 . 12 ) comprises nine displacers having one of the following offset sequences times the maximum angular offset amount: [0.6, -1, -1, 1, 1, -1, 0.6, -1, 1], [1, 0, -1, 0.4, 1, -0.2, 0.2, -1, -1], [1, 0, -1, 1, -0.5, 0.8, -1, 0.5, -1]. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11, 12) elf Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [1, –1, 0, 1, –1, –1, 1, 1, –1, 1, –1], [–1, 1, 1, 1, –1, –1, 1, 1, –1, 1, –1], [0, 1, 1, –1, 0, –1, 1, 1, 1, 0.6, –1].Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement machine ( 11 . 12 ) has eleven displacers with one of the following offset sequences times the maximum angular offset amount: [1, -1, 0, 1, -1, -1, 1, 1, -1, 1, -1], [-1, 1, 1 , 1, -1, -1, 1, 1, -1, 1, -1], [0, 1, 1, -1, 0, -1, 1, 1, 1, 0.6, -1]. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11, 12) mindestens eine der vorab genannten Versatzfolgen oder Teilfolgen in umgekehrter Reihenfolge aufweist.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement machine ( 11 . 12 ) has at least one of the aforementioned offset sequences or partial sequences in reverse order. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11, 12) mindestens eine der vorab genannten Versatzfolgen oder Teilfolgen mit umgekehrtem Vorzeichen aufweist.Fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement machine ( 11 . 12 ) has at least one of the aforementioned offset sequences or partial sequences with the opposite sign. Fluidische Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung von plus/minus dem halben Winkelversatzbetrag zulässig ist.fluidic Positive displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a deviation of plus / minus half the angular displacement amount is permitted. Verfahren zum Auslegen und/oder Herstellen einer fluidischen Verdrängungsmaschine (11, 12) mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten (50), denen Umsteuerquerschnitte (55) zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte (50) und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt (55) ermöglichen, insbesondere einer fluidischen Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsteuerquerschnitte (55) in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten (50) in Umfangsrichtung nicht periodisch so versetzt angeordnet werden, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine (11, 12) bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird.Method for laying out and / or producing a fluid displacement machine ( 11 . 12 ) with arranged on a circle Verdrängerquerschnitten ( 50 ), which Umsteuerquerschnitte ( 55 ), the passage of fluid between one of the Verdrängerquerschnitte ( 50 ) and the associated Umsteuerquerschnitt ( 55 ), in particular a fluidic displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the Umsteuerquerschnitte ( 55 ) in a defined random pattern relative to the Verdrängerquerschnitten ( 50 ) in the circumferential direction are not periodically offset so arranged that a tonality in the operation of the displacement machine ( 11 . 12 ) is effectively reduced with a relatively small variation width. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Verdrängermaschine (11, 12) mit einer Anzahl von N gleich zwei hoch n minus 1 Verdrängern eine Maximalfolge zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird.Method according to claim 14, characterized in that for a displacement machine ( 11 . 12 ) with a number N equal to two high n minus 1 displacers, a maximum sequence is used to represent the defined random pattern. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Verdrängermaschine (11, 12) mit einer Anzahl von N ungleich zwei hoch n minus 1 Verdrängern eine Maximalfolge als Teilfolge zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird.Method according to claim 14, characterized in that for a displacement machine ( 11 . 12 ) with a number of N not equal to two high n minus 1 displacers a maximum sequence is used as a subsequence for representing the defined random pattern. Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine (6) und mindestens einer fluidischen Verdrängermaschine (11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16 ausgelegt und/oder hergestellt worden ist.Hydraulic hybrid powertrain with an internal combustion engine ( 6 ) and at least one fluid displacement machine ( 11 . 12 ) according to one of claims 1 to 13, which has been designed and / or manufactured in particular according to a method according to one of claims 14 to 16.
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