DE102014209906A1

DE102014209906A1 - Haltevorrichtung für einen Energiespeicher

Info

Publication number: DE102014209906A1
Application number: DE102014209906.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan-Georg Backhaus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Haltevorrichtung (4) für einen Energiespeicher (1, 2) zur Fixierung des Energiespeichers (1, 2) an einer Karosserie (17) eines Kraftfahrzeuges, die Haltevorrichtung (4) umfassend ein an dem Energiespeicher (1, 2) zu befestigendes wenigstens ein erstes Halteelement (5), ein an der Karosserie (17) zu befestigendes wenigstens ein zweites Halteelement (10), wobei das wenigstens eine erste Halteelement (5) mit wenigstens einem elastischen Entkoppelungselement (11) mit dem wenigstens einen zweiten Halteelement (10) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für einen Energiespeicher, ein System mit wenigstens einem Energiespeicher und einer Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8, ein Verfahren zum Betreiben eines Systems gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11 und ein hydraulisches Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.
Stand der Technik
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 ein Hydraulikfluid, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit, in einen hydropneumatischen Speicher als Energiespeicher gepumpt wird und als Folge davon der Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem hydropneumatischen Speicher erhöht wird. Die Hydraulikflüssigkeit mit dem erhöhten Druck kann dabei in einem hydropneumatischen Speicher gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt kann mittels der Hydraulikflüssigkeit in dem hydropneumatischen Speicher von dem hydraulischen Motor die hydraulische Energie in dem hydropneumatischen Speicher in mechanische Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Die Hydraulikflüssigkeit dient zur Druckübertragung zu dem zu komprimierenden Gas in dem hydropneumatischen Speicher. Als hydropneumatische Speicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, d. h. eines Hydraulikfluides unter einem erhöhten Druck, sind beispielsweise Kolbenspeicher als Gasfederspeicher mit einem Kolben bekannt. Innerhalb eines Gehäuses ist ein Kolben an einem Zylinder angeordnet und der Kolben wird von der ein- oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit bewegt, so dass dadurch der Druck in dem Gas erhöht wird und hydraulische Energie in dem Kolbenspeicher gespeichert werden kann. Außerdem sind Blasenspeicher mit einer flexiblen elastischen Membran zur Trennung eines Hydraulikraumes von einem Gasraum bekannt.
Der hydropneumatische Speicher weist einen Hydraulikraum und einen Gasraum auf, die beispielsweise durch eine Membran oder einem Kolben voneinander abgetrennt sind. Durch das Einleiten der Hydraulikflüssigkeit mittels der hydraulischen Pumpe in den Hydraulikraum wird die Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Hydraulikraums und damit auch der hydropneumatische Speicher als Energiespeicher zu einer Schwingung mit einer Speicherfrequenz angeregt. Diese Schwingung des Energiespeichers in der Speicherfrequenz verursacht Körperschall. Der von dem Energiespeicher ausgehende Körperschall soll in einem möglichst geringen Umfang auf die Fahrzeugstruktur bzw. eine Karosserie des Kraftfahrzeugs übertragen werden, um die Geräusch- bzw. Lärmbeeinträchtigung von Personen innerhalb des Kraftfahrzeugs möglichst gering zu halten. Bei Körperschalldämmung wird die Ausbreitung von Körperschall bzw. die Übertragung von Körperschall an Unstetigkeitsstellen reflektiert, insbesondere bei einem stark unterschiedlichen E-Modul bei der Übertragung des Körperschalls. Der Energiespeicher ist mit einer Haltevorrichtung an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt. Ist zwischen der Haltevorrichtung, beispielsweise einem Haltering und dem Gehäuse des Energiespeichers ein elastischer Schaumstoff- oder Gummiring vorhanden, ermöglicht dieser lediglich eine Körperschalldämmung aufgrund des wesentlich kleineren Elastizitätsmoduls des Schaumstoffrings bezüglich des Halterings aus Stahl. Dadurch kann einem wesentlichen Umfang Körperschall von dem Energiespeicher auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs übertragen werden, da lediglich eine Körperschalldämmung möglich ist.
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.
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.
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.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Haltevorrichtung für einen Energiespeicher zur Fixierung des Energiespeichers an einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges, die Haltevorrichtung umfassend ein an dem Energiespeicher zu befestigendes wenigstens ein erstes Halteelement, ein an der Karosserie zu befestigendes wenigstens ein zweites Halteelement, wobei das wenigstens eine erste Halteelement mit wenigstens einem elastischen Entkoppelungselement mit dem wenigstens einen zweiten Halteelement verbunden ist. Die Haltevorrichtung umfasst wenigstens ein erstes Halteelement zur Befestigung an dem Energiespeicher und wenigstens ein zweites Halteelement zur Befestigung an der Karosserie. Das wenigstens eine erste Halteelement ist mit wenigstens einem elastischen Entkopplungselement mit dem wenigstens einem zweiten Halteelement verbunden. Aufgrund der konstruktiven Ausbildung der Haltevorrichtung, das heißt insbesondere dem Elastizitätsmodul des wenigstens einen elastischen Entkopplungselements sowie dem ersten und zweiten Halteelement, weist die Haltevorrichtung eine Resonanzfrequenz auf von zum Beispiel 15 Hz oder 20 Hz, welche wesentlich kleiner ist als die Speicherfrequenz von zum Beispiel 75 Hz, mit der der Energiespeicher durch die Hydraulikflüssigkeit angeregt ist. Aufgrund der wesentlich kleineren Resonanzfrequenz der Haltevorrichtung im Vergleich zur Speicherfrequenz bzw. Anregungsfrequenz des Energiespeichers, ist eine Körperschallisolierung zwischen dem Energiespeicher und der Karosserie des Kraftfahrzeugs mit der Haltevorrichtung möglich. Dadurch kann die Körperschallübertragung an einem Kraftfahrzeug mit der Haltevorrichtung von dem Energiespeicher auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs wesentlich verringert werden.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das wenigstens eine erste Halteelement ausschließlich mit dem wenigstens einen elastischen Entkoppelungselement mit dem wenigstens einen zweiten Halteelement verbunden, so dass aufgrund einer elastischen Verformung des wenigstens einen elastischen Entkoppelungselementes das wenigstens eine erste Halteelement relativ zu dem wenigstens einen zweiten Halteelement bewegbar ist zur Körperschallisolation des Energiespeichers bezüglich der Karosserie. Das wenigstens eine erste Halteelement ist somit ausschließlich mit dem wenigstens einem elastischen Entkopplungselement mit dem wenigstens einen zweiten Halteelement verbunden. Dadurch kann entsprechend dem Elastizitätsmodul des wenigstens einen Entkopplungselements das erste Halteelement mit dem Energiespeicher relativ zu dem zweiten Halteelement an der Karosserie bewegt werden. Dies ermöglicht eine besonders effektive Körperschallisolation, welche die Übertragung von Körperschall von dem Energiespeicher auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs verringert, weil die Eigenfrequenz der Schwingung der Haltevorrichtung und die Amplitude der Schwingung der Haltevorrichtung, insbesondere des wenigstens einen zweiten Halteelementes, wesentlich kleiner ist als Speicherfrequenz und die Amplitude der Schwingung des Energiespeichers.
In einer ergänzenden Variante ist an dem wenigstens einen ersten Halteelement je ein elastisches Zwischenelement dahingehend angeordnet, dass der Energiespeicher unmittelbar auf dem elastischen Zwischenelement aufliegt und das wenigstens eine erste Halteelement mittelbar auf dem Energiespeicher aufliegt. Mit dem wenigstens einem elastischen Zwischenelement wird an der Haltevorrichtung zusätzlich eine Körperschalldämmung ausgeführt. Die Haltevorrichtung weist aufgrund des wesentlich kleineren Elastizitätsmoduls des elastischen Zwischenelements als das erste Halteelement, zum Beispiel aus Metall, eine Unstetigkeitsstelle zur Körperschallausbreitung auf, sodass dadurch aufgrund der stark unterschiedlichen Elastizitätsmodule, das heißt des großen Elastizitätsmoduls des wenigstens einen ersten Halteelements und des kleinen Elastizitätsmoduls des wenigstens einen elastischen Zwischenelements, eine Reflexion des Körperschalls an diesen Materialien mit unterschiedlichen E-Modulen auftritt.
In einer weiteren Ausführungsform ist das wenigstens eine erste Halteelement als ein Haltering ausgebildet und/oder das wenigstens eine elastische Entkoppelungselement ist form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem wenigstens einen ersten Halteelement verbunden und/oder das wenigstens eine Entkoppelungselement ist form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem wenigstens einen zweiten Halteelement verbunden. Das wenigstens eine Entkopplungselement ist beispielsweise mit einer Schraub-, einer Niet- oder Pressverbindung oder einer Schweißverbindung mit dem wenigstens einen ersten und/oder zweiten Halteelement verbunden. Der Haltering weist vorzugsweise eine Geometrie auf, welche komplementär zu der Geometrie des Gehäuses des Energiespeichers ist, sodass dadurch mittels des Halterings das Gehäuse formschlüssig an dem wenigstens einen ersten Halteelement fixiert ist.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist das elastische Zwischenelement ringförmig und/oder schalenförmig ausgebildet. Das elastische Zwischenelement ist ringförmig und/oder schalenförmig ausgebildet und insbesondere biegbar, sodass sich das elastische Zwischenelement an die Geometrie des wenigstens einen ersten Halteelements und der Geometrie der Außenseite des Gehäuses des Energiespeichers anpasst.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Haltevorrichtung mehrere elastische Entkopplungselemente an je einem ersten Halteelement und an je einem zweiten Halteelement. Mit mehreren elastischen Entkopplungselementen pro ersten und zweiten Halteelement ist eine besonders effektive Körperschallisolation möglich aufgrund der dadurch erreichbar kleinen Resonanzfrequenz der Haltevorrichtung.
In einer ergänzenden Ausgestaltung besteht das wenigstens eine elastische Entkoppelungselement aus Kunststoff, insbesondere Gummi, wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, und/oder das wenigstens eine erste und/oder zweite Halteelement besteht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium.
Erfindungsgemäßes System für ein Kraftfahrzeug zur Fixierung eines Energiespeichers an einer Karosserie des Kraftfahrzeuges, umfassend wenigstens einen Energiespeicher, je eine Haltevorrichtung für den wenigstens einen Energiespeicher und der wenigstens eine Energiespeicher an der je einen Haltevorrichtung befestigt ist, wobei die wenigstens eine Haltevorrichtung als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Haltevorrichtung ausgebildet ist.
In einer ergänzenden Variante ist der Energiespeicher ein hydropneumatischer Energiespeicher, insbesondere ein Kolbenspeicher oder ein Blasenspeicher.
Zweckmäßig ist das System, insbesondere die Haltevorrichtung, dahingehend ausgebildet, dass ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
Erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Systems mit wenigstens einem Energiespeicher und je einer Haltevorrichtung für den Energiespeicher, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Systems, mit den Schritten: Ein- und/oder Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit in und/oder aus den Energiespeicher, so dass der Energiespeicher zu einer Schwingung mit einer Speicherfrequenz angeregt wird, die Schwingung des Energiespeichers aufgrund der mechanischen Verbindung mit der Haltevorrichtung auf die Haltevorrichtung übertragen wird, so dass die Haltevorrichtung zu einer Schwingung angeregt wird, wobei die Schwingung an der Haltevorrichtung von wenigstens einem ersten Halteelement an dem Energiespeicher durch wenigstens ein elastisches Entkoppelungselement auf wenigstens ein zweites Halteelement übertragen wird und dadurch der von dem Energiespeicher ausgehende Körperschall gedämmt wird.
In einer weiteren Variante ist die Resonanzfrequenz und/oder die Eigenfrequenz der Schwingung des wenigstens einen ersten Halteelementes und/oder des wenigstens einen zweiten Halteelementes und des wenigstens einen elastischen Entkoppelungselementes wesentlich kleiner als die Speicherfrequenz, vorzugsweise kleiner als 30%, 40%, 50% oder 60% der Speicherfrequenz, so dass der von dem Energiespeicher emittierte Körperschall bezüglich der Karosserie zu einem Anteil von wenigstens 20%, 40%, 60% oder 80% isoliert wird und/oder die Resonanzfrequenz und/oder Eigenfrequenz der Haltevorrichtung ist wesentlich kleiner als die Speicherfrequenz, vorzugsweise kleiner als 30%, 40%, 50% oder 60% der Speicherfrequenz, so dass der von dem Energiespeicher emittierte Körperschall bezüglich der Karosserie zu einem Anteil von wenigstens 20%, 40%, 60% oder 80% isoliert wird. Insbesondere ist die Amplitude der Schwingung des wenigstens einen zweiten Halteelementes wesentlich kleiner als die Amplitude der Schwingung des Energiespeichers, vorzugsweise kleiner als 30%, 40%, 50% oder 60% der Amplitude der Schwingung des Energiespeichers, so dass der von dem Energiespeicher emittierte Körperschall bezüglich der Karosserie zu einem Anteil von wenigstens 20%, 40%, 60% oder 80% isoliert wird. Aufgrund der wesentlich kleineren Resonanzfrequenz der Haltevorrichtung bzw. des wenigstens einen ersten und/oder zweiten Halteelementes und/oder des wenigstens einen elastischen Entkoppelungselementes als der Speicherfrequenz tritt an der Haltevorrichtung keine Resonanz auf und die Amplitude der Schwingung der Haltevorrichtung, insbesondere des wenigstens einen zweiten Halteelementes, ist wesentlich kleiner als die Amplitude der Schwingung des Energiespeichers. Die Resonanzfrequenz der Haltevorrichtung ist durch die Konstruktion der Haltevorrichtung, d. h. der Komponenten der Haltevorrichtung, bedingt. Die Eigenfrequenz der Haltevorrichtung ist Frequenz der Schwingung der Haltevorrichtung. Die Eigenfrequenz der Haltevorrichtung, insbesondere des wenigstens einen zweiten Halteelementes, ist wesentlich kleiner als die Speicherfrequenz.
Vorzugsweise liegt die Speicherfrequenz zwischen 30 Hz und 150Hz, insbesondere zwischen 50 Hz und 100 Hz und/oder die Resonanzfrequenz und/oder Eigenfrequenz des wenigstens einen ersten Halteelementes und/oder des wenigstens einen zweiten Halteelementes und des wenigstens einen Entkoppelungselementes liegt zwischen 5 Hz und 40 Hz, insbesondere zwischen 10 Hz und 25 Hz und/oder die Resonanzfrequenz und/oder Eigenfrequenz der wenigstens eine Haltevorrichtung liegt zwischen 5 Hz und 40 Hz, insbesondere zwischen 10 Hz und 25 Hz.
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, ein System mit einem Hochdruckspeicher als Energiespeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie und eine Haltevorrichtung für den Hochdruckspeicher, ein System mit einem Niederdruckspeicher als Energiespeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie und einer Haltevorrichtung für den Niederdruckspeicher, wobei das System als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes System ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform sind der hydraulische Motor und die hydraulische Pumpe zu einem hydraulischen Getriebe miteinander verbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung sind der hydraulische Motor und die hydraulische Pumpe von je einer Schrägscheibenmaschine gebildet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das hydraulische Hybridsystem einen hydraulischen Antriebsteilstrang mit dem hydraulischen Getriebe.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung umfasst das hydraulische Hybridsystem einen mechanischen Antriebsteilstrang mit einem mechanischen Getriebe zur ausschließlichen mechanischen Kraftübertragung von einem Verbrennungsmotor zu wenigstens einem Antriebsrad.
Zweckmäßig sind der hydraulische Antriebsteilstrang und der mechanische Antriebsteilstrang mit einem ersten Leistungsverzweigungsgetriebe mit dem Verbrennungsmotor mechanisch gekoppelt.
Zweckmäßig sind der hydraulische Antriebsteilstrang und der mechanische Antriebsteilstrang mit einem zweiten Leistungsverzweigungsgetriebe mit dem Differentialgetriebe mechanisch gekoppelt.
In einer ergänzenden Variante ist die Antriebsenergie des Verbrennungsmotors ausschließlich mit dem hydraulischen Antriebsteilstrang auf das wenigstens eine Antriebsrad übertragbar und/oder die Antriebsenergie des Verbrennungsmotors ist ausschließlich mit dem mechanischen Antriebsteilstrang auf das wenigstens eine Antriebsrad übertragbar und/oder die Antriebsenergie des Verbrennungsmotors ist simultan mit dem mechanischen und hydraulischen Antriebsteilstrang auf das wenigstens eine Antriebsrad übertragbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen perspektivische Ansicht eines Systems mit einem Energiespeicher und zwei Haltevorrichtungen für den Energiespeicher,
2 einen Querschnitt einer Haltevorrichtung gemäß 1,
3 einen Längsschnitt A-A gemäß 2 der Haltevorrichtung gemäß 1 ohne Energiespeicher und
4 eine stark vereinfachte Darstellung eines hydraulischen Hybridsystems.
Ausführungsformen der Erfindung
Ein Energiespeicher 2 als ein hydropneumatischer Speicher 1 ist beispielsweise als ein Kolbenspeicher 1 ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 3 aus Stahl und innerhalb des Gehäuses 3 aus Stahl als einen Zylinder ist ein Kolben (nicht dargestellt) als ein bewegliches Trennelement beweglich gelagert. Der Kolben trennt fluiddicht einen Hydraulikraum von einem Gasraum ab. Das Gehäuse 3 des Kolbenspeichers 1 weist eine Hydrauliköffnung auf, welche in den Hydraulikraum mündet. An der Hydrauliköffnung ist eine Hydraulikleitung 26 als eine Hochdruck-Hydraulikleitung 12 angeschlossen. Der Kolbenspeicher 1, das heißt das Gehäuse 3 des Kolbenspeichers 1, ist mit zwei Haltevorrichtung 4 an einer Karosserie 17 bzw. Fahrzeugstruktur 18 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs befestigt. Der Kolbenspeicher 1 als ein Hochdruckspeicher 15 und ein Blasenspeicher 1 als ein Niederdruckspeicher 16 bilden je einen hydropneumatischen Speicher 1. Der Kolbenspeicher 1 als der Hochdruckspeicher 15 wird dazu verwendet, um in einem hydraulischen Hybridsystem 20 (4) in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug hydraulische Energie von einer hydraulischen Pumpe 24 zu speichern und anschließend zu einem späteren Zeitpunkt die gespeicherte hydraulische Energie in einem hydraulischen Motor 23 in mechanische Energie umzuwandeln und dadurch das nicht dargestellte Kraftfahrzeug anzutreiben.
Zur Speicherung von Energie in dem Energiespeicher 2 wird die Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikraum des Energiespeichers 2 eingeleitet und dadurch wird der Energiespeicher 2 als hydropneumatischer Speicher 1 zu einer Schwingung mit einer Speicherfrequenz angeregt. Diese Schwingung des hydropneumatischen Speichers 1 mit der Speicherfrequenz führt zu einer Übertragung von Körperschall von dem hydropneumatischen Speicher 1 auf eine Karosserie 17 bzw. eine Fahrzeugstruktur 18 des nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, da der hydropneumatische Speicher 1 mit der Haltevorrichtung 4 an der Karosserie 17 befestigt ist. Die Haltevorrichtung 4 umfasst ein erstes Halteelement 5 als einen Haltering 6 aus Metall, zum Beispiel Stahl. Der Haltering 6 ist dabei zweiteilig ausgebildet mit einem im Wesentlichen U-förmigen Teil 7 (1 und 2) und einem halbkreisförmigen Teil 8. Der U-förmige Teil 7 des Halterings 6 weist eine Verbindungslasche 9 auf (2) und mittels der Verbindungslasche 7 ist der U-förmige Teil 7 des Halterings 6 mit dem halbkreisförmigen Teil 8 des Halterings 6 verbunden, zum Beispiel mit Fixierungselementen, beispielsweise Schrauben oder Nieten. Zwischen dem Gehäuse 3 des Energiespeichers 2 und dem Haltering 6 ist ein elastisches Zwischenelement 31 aus einem elastischen Material, zum Beispiel Schaumstoff oder Gummi, angeordnet. Das Zwischenelement 31 ist zweiteilig mit einem Teil 32 an dem U-förmigen Teil 7 des Halterings 6 und einem weiteren Teil 33 des Zwischenelements 31 an dem halbkreisförmigen Teil 8 des Halterings 6 (2 und 3). Die Haltevorrichtung 4 umfasst außerdem ein zweites Halteelement 10, welches stab- und/oder plattenförmig ausgebildet ist. Das zweite Halteelement 10 ist mit nicht dargestellten Verbindungsmitteln, zum Beispiel Schrauben, Nieten oder einer Schweißverbindung, fest mit der Karosserie 17 des Kraftfahrzeugs verbunden. Das erste Halteelement 5, das heißt der halbkreisförmige Teil 8 des Halterings 6, ist ausschließlich mittels mehrerer elastischer Entkopplungselemente 11, nämlich kolbenförmiger bzw. stabförmiger elastischer Entkopplungselemente 11 aus Gummi, mit dem zweiten Halteelement 10 verbunden. In dem in 2 dargestellten Längsschnitt sind vier Entkopplungselemente 11 aufgrund der Schnittbildung dargestellt und in dem in 3 dargestellten Schnitt A-A, senkrecht zu der Zeichenebene von 2, sind drei Entkopplungselemente 11 dargestellt, sodass das erste Halteelement 5 mit insgesamt zwölf Entkopplungselementen 11 an dem zweiten Halteelement 10 verbunden ist. Aufgrund des Elastizitätsmoduls der Entkopplungselemente 11, der Anzahl der Entkopplungselemente 11 bzw. der Federkonstanten der Entkopplungselemente 11 sowie dem E-Modul des ersten und zweiten Halteelements 5, 10 weist die Haltevorrichtung 4 eine Resonanzfrequenz von ungefähr 15 Hz auf, das heißt, die Resonanzfrequenz der Haltevorrichtung 1 ist wesentlich kleiner als die Schwingung der Speicherfrequenz des Energiespeichers 2, welcher zu einer Schwingung von der hydraulischen Pumpe 24 mittels des Hydrauliköls mit einer Speicherfrequenz von 75 Hz angeregt wird. Wesentlich kleiner bedeutet, dass die Resonanzfrequenz der Haltevorrichtung 1 kleiner als 50 %, 40 %, 30 %, 20 % oder 10 % der Speicherfrequenz des Energiespeichers 2 ist. Dieser große Unterschied zwischen der Resonanzfrequenz der Haltevorrichtung 1 und der Speicherfrequenz des Energiespeichers 2 ermöglicht eine Körperschallisolation, sodass mittels der Körperschallisolation der überwiegende Anteil des Körperschalls an der Haltevorrichtung 1 in der Übertragung auf die Karosserie 17 behindert ist.
Das erste Halteelement 5 ist ausschließlich mittels der Entkopplungselemente 11 aus Gummi mit dem zweiten Halteelement 10 verbunden und damit ist auch der Energiespeicher 2 ausschließlich mit den Entkopplungselementen 11 aus Gummi mit der Karosserie 17 verbunden. Beispielsweise bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs treten große negative Beschleunigungen auf, sodass bei einem Bruch der Entkopplungselemente 11 aus Gummi sich der Energiespeicher 2 von dem übrigen Kraftfahrzeug entfernen könnte. Aus diesem Grund sind mittels Crashfangelementen 14 aus Stahl, welche mit der Karosserie 17 und/oder dem zweiten Halteelement 10 verbunden sind, und elastischen Anschlagpuffern 35 an dem ersten Halteelement 5 ein vollständiges Loslösen des Energiespeichers 2 von der Karosserie 17 ausgeschlossen, beispielsweise somit bei dem Unfall. Ein Unterfahrschutz 34 dient dazu, den Energiespeicher 2 vor mechanischen Beschädigungen zu schützen.
In 4 ist das 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 und umgekehrt. Der hydraulische Motor 23 und die hydraulische Pumpe 24 sind dabei jeweils als Schrägscheibenmaschinen 25 ausgebildet, so dass beide Schrägscheibenmaschinen 25 ein hydraulisches Getriebe bilden. 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 mit einem mechanischen Getriebe auf zur ausschließlichen mechanischen Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor 21 zu den beiden Antriebsrädern 28 (nicht dargestellt).
Bei einem Betrieb der hydraulischen Pumpe 24 kann ein Teil der Hydraulikflüssigkeit nicht zu dem hydraulischen Motor 23, sondern durch Hydraulikleitungen 26 als Hochdruck-Hydraulikleitung 12 und Niederdruck-Hydraulikleitung 13 und Hydraulikventile 30 von einem Niederdruckspeicher 16 als Blasenspeicher 1 zu dem Kolbenspeicher 1 als Hochdruckspeicher 15 geleitet und gespeichert und dadurch hydraulische Energie in den Hochdruckspeicher 15 gespeichert werden. Ferner kann in einem Rekuperationsbetrieb der hydraulische Motor 23 auch als hydraulische Pumpe 24 betrieben werden um dadurch in einem Rekuperationsbetrieb kinetische Energie des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges durch das Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher 16 und durch den hydraulischen Motor 23, welcher als hydraulische Pumpe 24 fungiert, in den Hochdruckspeicher 15 gespeichert werden, weil die hydraulische Pumpe 24 von der Welle 22 und damit den Antriebsrädern 28 angetrieben ist. Durch das Leiten von Hydraulikflüssigkeit unter einem höheren Druck von dem Hochdruckspeicher 15, durch den hydraulischen Motor 23 und zu dem Niederdruckspeicher 16 kann das Kraftfahrzeug hydraulisch angetrieben werden.
Insgesamt betrachtet sind mit einem erfindungsgemäßen System 19 wesentliche Vorteile verbunden. Das erfindungsgemäße System 19 umfasst den Energiespeicher 2 sowie zwei Haltevorrichtungen 4, mittels denen der Energiespeicher 2 an der Karosserie 17 des Kraftfahrzeugs befestigt werden kann. Aufgrund der kleinen Resonanzfrequenz der Haltevorrichtung 4 im Vergleich zu der Speicherfrequenz, mit welcher der Energiespeicher 2 eine Schwingung ausführt, ermöglicht das System 19 eine Körperschallisolation, sodass dadurch nur in einem sehr geringen Umfang Körperschall von dem Energiespeicher 2 auf die Karosserie 17 des Kraftfahrzeugs übertragen wird. Mit zusätzlichen Zwischenelementen 31 aus einem elastischen Material zwischen dem ersten Haltelement 5 und dem Gehäuse 3 des Energiespeichers 2 ist zusätzlich eine Körperschalldämmung möglich. Dadurch kann die Körperschallübertragung von dem Energiespeicher 2 auf die Karosserie 17 des Kraftfahrzeugs wesentlich reduziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10230743 A1 [0004]
DE 102013206397 A1 [0005]
DE 102010062696 A1 [0006]

Claims

Haltevorrichtung (4) für einen Energiespeicher (1, 2) zur Fixierung des Energiespeichers (1, 2) an einer Karosserie (17) eines Kraftfahrzeuges, die Haltevorrichtung (4) umfassend – ein an dem Energiespeicher (1, 2) zu befestigendes wenigstens ein erstes Halteelement (5), – ein an der Karosserie (17) zu befestigendes wenigstens ein zweites Halteelement (10), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Halteelement (5) mit wenigstens einem elastischen Entkoppelungselement (11) mit dem wenigstens einen zweiten Halteelement (10) verbunden ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Halteelement (5) ausschließlich mit dem wenigstens einen elastischen Entkoppelungselement (11) mit dem wenigstens einen zweiten Halteelement (10) verbunden ist, so dass aufgrund einer elastischen Verformung des wenigstens einen elastischen Entkoppelungselementes (11) das wenigstens eine erste Halteelement (5) relativ zu dem wenigstens einen zweiten Halteelement (10) bewegbar ist zur Körperschallisolation des Energiespeichers (1) bezüglich der Karosserie (17).
Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen ersten Halteelement (5) je ein elastisches Zwischenelement (31) dahingehend angeordnet ist, dass der Energiespeicher (1, 2) unmittelbar auf dem elastischen Zwischenelement (31) aufliegt und das wenigstens eine erste Halteelement (5) mittelbar auf dem Energiespeicher (1) aufliegt.
Haltevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Halteelement (5) als ein Haltering (6) ausgebildet ist und/oder das wenigstens eine elastische Entkoppelungselement (11) form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem wenigstens einen ersten Halteelement (5) verbunden ist und/oder das wenigstens eine elastische Entkoppelungselement (11) form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem wenigstens einen zweiten Halteelement (10) verbunden ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Zwischenelement (31) ringförmig und/oder schalenförmig ausgebildet ist.
Haltevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (4) mehrere elastische Entkoppelungselemente (11) an je einem ersten Halteelement (5) und an je einem zweiten Halteelement (10) umfasst.
Haltevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Entkoppelungselement (11) aus Kunststoff, insbesondere Gummi, wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, besteht und/oder das wenigstens eine erste und/oder zweite Halteelement (5, 10) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, besteht.
System (19) für ein Kraftfahrzeug zur Fixierung eines Energiespeichers (1, 2) an einer Karosserie (17) des Kraftfahrzeuges, umfassend – wenigstens einen Energiespeicher (1, 2), – je eine Haltevorrichtung (4) für den wenigstens einen Energiespeicher (1) und der wenigstens eine Energiespeicher (1) an der je einen Haltevorrichtung (4) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Haltevorrichtung (4) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (1, 2) ein hydropneumatischer Energiespeicher (1), insbesondere ein Kolbenspeicher (1) oder ein Blasenspeicher (1), ist.
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System (19), insbesondere die Haltevorrichtung (4), dahingehend ausgebildet ist, dass ein Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 11 bis 13 ausführbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines Systems (19) mit wenigstens einem Energiespeicher (1, 2) und je einer Haltevorrichtung (4) für den Energiespeicher (1, 2), insbesondere eines Systems (19) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 8 bis 10, mit den Schritten: – Ein- und/oder Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit in und/oder aus den Energiespeicher (1, 2), so dass der Energiespeicher (1, 2) zu einer Schwingung mit einer Speicherfrequenz angeregt wird, – die Schwingung des Energiespeichers (1, 2) aufgrund der mechanischen Verbindung mit der Haltevorrichtung (4) auf die Haltevorrichtung (4) übertragen wird, so dass die Haltevorrichtung (4) zu einer Schwingung angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung an der Haltevorrichtung (4) von wenigstens einem ersten Halteelement (5) an dem Energiespeicher (1, 2) durch wenigstens ein elastisches Entkoppelungselement (11) auf wenigstens ein zweites Halteelement (10) übertragen wird und dadurch der von dem Energiespeicher (1, 2) ausgehende Körperschall gedämmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonazfrequenz und/oder Eigenfrequenz des wenigstens einen ersten Halteelementes (5) und/oder des wenigstens einen zweiten Halteelementes (10) und des wenigstens einen elastischen Entkoppelungselementes (11) wesentlich kleiner ist als die Speicherfrequenz, so dass der von dem Energiespeicher (1, 2) emittierte Körperschall bezüglich der Karosserie (17) zu einem Anteil von wenigstens 20%, 40%, 60% oder 80% isoliert wird und/oder die Resonazfrequenz und/oder Eigenfrequenz der Haltevorrichtung (4) wesentlich kleiner ist als die Speicherfrequenz, so dass der von dem Energiespeicher (1, 2) emittierte Körperschall bezüglich der Karosserie (17) zu einem Anteil von wenigstens 20%, 40%, 60% oder 80% isoliert wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherfrequenz zwischen 30 Hz und 150Hz, insbesondere zwischen 50 Hz und 100 Hz, liegt und/oder die Resonanzfrequenz und/oder Eigenfrequenz des wenigstens einen ersten Halteelementes (5) und/oder des wenigstens einen zweiten Halteelementes (10) und des wenigstens einen elastischen Entkoppelungselementes (11) zwischen 5 Hz und 40 Hz, insbesondere zwischen 10 Hz und 25 Hz, liegt und/oder die Resonanzfrequenz und/oder Eigenfrequenz der Haltevorrichtung (4) zwischen 5 Hz und 40 Hz, insbesondere zwischen 10 Hz und 25 Hz, liegt.
Hydraulisches Hybridsystem (20) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – einen hydraulischen Motor (23) zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, – eine hydraulische Pumpe (24) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie, – ein System (19) mit einem Hochdruckspeicher (15) als Energiespeicher (1, 2) zur Speicherung von hydraulischer Energie und eine Haltevorrichtung (4) für den Hochdruckspeicher (15), – ein System (19) mit einem Niederdruckspeicher (16) als Energiespeicher (1, 2) zur Speicherung von hydraulischer Energie und einer Haltevorrichtung (4) für den Niederdruckspeicher (16), dadurch gekennzeichnet, dass das System (19) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 8 bis 10 ausgebildet ist.