WO2014154455A1 - Hydropneumatischer speicher - Google Patents

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Stefan-Georg Backhaus
Stephan Berneke
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Definitions

  • the invention relates to a hydropneumatic accumulator with a storage housing whose interior consists of a displaceable piston or a flexible membrane in a liquid space filled with a liquid and a filled with a gas under pressure gas space.
  • pressure prevails both in the liquid space and in the gas space.
  • the object of the invention is therefore to provide a hydropneumatic accumulator of the type mentioned, which avoids such Schallabstrahlungen or at least substantially reduced.
  • the outer wall of the storage housing is completely or partially enveloped by a layer-sound-absorbing and / or air-sound insulating layer or a structure-sound damping and / or airborne sound insulating layer system or a structure-sound attenuating and / or airborne sound insulating layer and / or a structure-sound damping and / or or airborne sound insulating layer system contains.
  • the airborne sound emitted by the hydropneumatic accumulator is retained by the airborne sound insulating layers and attenuated by the structure-borne noise-damping layers, so that the radiated sound power is reduced.
  • the structure-borne sound-absorbing layer can be positively or materially or non-positively connected to the outer wall of the storage housing.
  • the airborne sound insulating layer may be applied by means of a soft elastic layer on the outer wall of the storage enclosure, wherein in dual function, the soft elastic layer may be the structure-borne sound-absorbing layer.
  • the airborne sound insulating layer may surround the storage enclosure at a distance and be self-supporting.
  • the decoupling layer may be a soft elastic decoupling layer, the material fit with the airborne sound insulating layer and / or Outside wall of the storage enclosure is connected.
  • the decoupling layer is a soft-elastic decoupling layer, which is materially connected to the airborne sound insulating layer and form-fitting with the outer wall of the storage enclosure or that the decoupling layer is a soft-elastic decoupling, the cohesively with the airborne sound insulating layer and frictionally engaged with the outer wall of the Storage housing is connected or that the decoupling layer is a soft-elastic decoupling layer, the form-fitting envelopes the outer wall of the storage enclosure and is enveloped form-fitting manner by the airborne sound insulating layer.
  • connection between the soft-elastic decoupling layer and the airborne sound insulating layer on the other hand, all combinations of material connection, positive connection, frictional connection and frictional connection are possible with regard to the connection between the soft elastic decoupling layer and the accumulator housing, ie materially bonded / materially bonded, integral / positive , positive / cohesive, cohesive / frictionally engaged, frictional / cohesive, positive / frictional and so on. Preferred combinations are given above and in the claims.
  • the outer wall of the storage housing consists of several layers, of which a middle layer is a structure-sound damping and / or airborne sound insulating layer and / or layer system, so the outer layer simultaneously forms a protection against mechanical see loading such as against stone chipping in vehicles and against environmental influences.
  • the structure-borne sound-absorbing layer or the structure-borne sound damping layer system may comprise a bitumen cardboard layer or a plastic heavy-duty foil or a butyl damping compound layer or a polyurethane layer or a bituminous heavy foil.
  • the air-sound insulating layer or the airborne sound insulating layer system advantageously has a polyurethane flexible foam layer and / or a plastic heavy foil.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a hydropneumatic accumulator in
  • Figure 2 shows a second embodiment of a hydropneumatic accumulator in
  • Figure 3 shows a third embodiment of a hydropneumatic accumulator in
  • the hydropneumatic accumulators shown in the figures have a storage housing 1, 1 ', 1 ", which has a tubular storage body 2 and a first closure part 3 and a second closure part 4, wherein the storage body 2 its one end of the first closure part 3 and at its other end of the second closure part 4 is closed.
  • the closure parts 3 and 4 have pipe end pieces 5 and 6 whose inner wall has a step 7 and 8 with an inner diameter which corresponds to the outer diameter of the storage body 2 and into which one end of the storage body 2 is firmly inserted. The closure parts 3 and 4 thus partially overlap the tubular storage body 2.
  • a gas connection 9 is arranged on the closure part 4, and a hydraulic connection 10 is arranged coaxially to the storage housing 1, 1 ', 1" on the closure part 3.
  • a pot-like piston 1 1 is slidably disposed with its radially circumferential surface on the inner wall of the storage body 2 in tight contact and the interior of the storage enclosure 1, 1 ', 1 "in a liquid filled with a liquid space 12 and one filled with a pressurized gas
  • the pot opening 14 of the piston 1 1 is directed to the gas space 13.
  • the storage body 2 is enclosed in the region between the pipe end pieces 5 and 6 by a structure-sound damping layer 15, which is thereby connected in a form-fitting manner to the outer wall 16 of the storage housing 1 in the region of the storage body 2.
  • the positive connection exists in the axial direction of the storage housing in that layer 15 abuts against the closure parts 3 and 4 and perpendicular to the axial direction in that the layer surrounds the storage housing.
  • the storage body 2 is enclosed in the region between the tube end pieces 5 and 6 by a soft-elastic decoupling layer 17 which forms a spacer layer for an air-sound insulating layer 18 which encloses the soft-elastic decoupling layer 17.
  • a soft-elastic decoupling layer 17 which forms a spacer layer for an air-sound insulating layer 18 which encloses the soft-elastic decoupling layer 17.
  • the storage body is enclosed in the region between the pipe end pieces 5 and 6 by a structure-borne sound-absorbing layer 15, which is enclosed by a soft-elastic decoupling layer 17 forming a spacer layer.
  • the soft-elastic decoupling layer is in turn enclosed by an air-sound insulating layer 18.
  • the structure-borne sound damping layers 15 may be plastic damping films and the airborne sound insulating layers 18 heavy foils.
  • the sound-absorbing layers may be located in the region of the storage body 2 and in the region of the closure parts 3 and 4 on the outer wall of the storage housing.
  • the invention can also be used in particular in so-called hybrid vehicles, for example in a passenger car, with an internal combustion engine and a hydraulic drive train including a hydraulic pump, a hydropneumatic accumulator and at least one hydraulic motor between the internal combustion engine and an axle.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Speicher mit einem Speichergehäuse (1), dessen Innenraum durch einen verschiebbaren Kolben (11) oder eine flexible Membran in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitsraum (12) und einen mit einem unter einem Druck stehenden Gas gefüllten Gasraum (13) besteht. Die Außenwand (16) des Speichergehäuses (1) ist ganz oder teilweise von einer körperschalldämpfenden und/oder luftschalldämmenden Schicht (18) oder einem körperschalldämpfenden und/oder luftschalldämmenden Schichtensystem (18) umhüllt oder enthält eine körperschalldämpfende und/oder luftschalldämmende Schicht und/ oder ein körperschalldämpfendes und/oder luftschalldämmendes Schichtensystem.

Description

Hydropneumatischer Speicher
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Speicher mit einem Speichergehäuse, dessen Innenraum durch einen verschiebbaren Kolben oder eine flexible Membran in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitsraum und einen mit einem unter einem Druck stehenden Gas gefüllten Gasraum besteht. Im Betrieb herrscht natürlich sowohl im Flüssigkeitsraum als auch im Gasraum Druck.
Aufgrund innerer Anregung durch hydraulische Pulsation im Betrieb des hydropneumati- sehen Speichers kann es zu Schallabstrahlungen kommen, die einen Luftschallpegel erreichen können, der störend ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen hydropneumatischen Speicher der eingangs genannten Art zu schaffen, der derartige Schallabstrahlungen vermeidet oder zumindest we- sentlich reduziert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Außenwand des Speichergehäuses ganz oder teilweise von einer körperschalldämpfenden und/oder luftschalldäm- menden Schicht oder einem körperschalldämpfenden und/oder luftschalldämmenden Schichtensystem umhüllt ist oder eine körperschalldämpfende und/oder luftschalldämmende Schicht und/oder ein körperschalldämpfendes und/oder luftschalldämmendes Schichtensystem enthält.
Der von dem hydropneumatischen Speicher emittierte Luftschall wird durch die luftschall- dämmenden Schichten zurückgehalten und durch die körperschalldämpfenden Schichten gedämpft, so dass die abgestrahlte Schalleistung sich verringert.
Bei umhüllender Anordnung der luftschalldämmenden und/oder körperschalldämpfenden Schichten können diese gleichzeitig als Schutz gegen mechanische Beaufschlagungen wie z.B. gegen Steinschlag bei Fahrzeugen und gegen Umwelteinflüsse dienen. Die körperschalldämpfende Schicht kann formschlüssig oder stoffschlüssig oder kraftschlüssig mit der Außenwand des Speichergehäuses verbunden sein. Die luftschalldämmende Schicht kann mittels einer weichelastischen Schicht auf die Außenwand des Speichergehäuses aufgebracht sein, wobei in Doppelfunktion die weichelastische Schicht die körperschalldämpfende Schicht sein kann.
Die luftschalldämmende Schicht kann das Speichergehäuse mit Abstand umschließen und dabei selbsttragend sein.
Es ist aber auch möglich, dass die luftschalldämmende Schicht von dem Speichergehäuse durch eine Körperschall entkoppelnde Entkopplungsschicht entkoppelt das Speichergehäuse umhüllt, wobei zur guten und einfachen Verbindung die Entkopplungsschicht eine weichelas- tische Entkopplungsschicht sein kann, die stoffschlüssig mit der luftschalldämmenden Schicht und/oder mit der Außenwand des Speichergehäuses verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Möglichkeiten bestehen darin, dass die Entkopplungsschicht eine weichelastische Entkopplungsschicht ist, die stoffschlüssig mit der luftschalldämmenden Schicht und formschlüssig mit der Außenwand des Speichergehäuses verbunden ist oder dass die Entkopplungsschicht eine weichelastische Entkopplungsschicht ist, die stoffschlüssig mit der luftschalldämmenden Schicht und reibschlüssig mit der Außenwand des Speichergehäuses verbunden ist oder dass die Entkopplungsschicht eine weichelastische Entkopplungsschicht ist, die formschlüssig die Außenwand des Speichergehäuses umhüllt und von der luftschall- dämmenden Schicht formschlüssig umhüllt ist.
Grundsätzlich sind hinsichtlich der Verbindung zwischen der weichelastischen Entkoppe- lungsschicht und dem Speichergehäuse einerseits sowie hinsichtlich der Verbindung zwischen der weichelastischen Entkoppelungsschicht und der luftschalldämmenden Schicht andererseits alle Kombinationen von Stoffschluss, Formschluss, Reibschluss und Kraft- schluss möglich, also stoffschlüssig/stoffschlüssig, stoffschlüssig/formschlüssig, formschlüssig/stoffschlüssig, stoffschlüssig/reibschlüssig, reibschlüssig/stoffschlüssig, formschlüssig/reibschlüssig und so weiter. Bevorzugte Kombinationen sind oben und in den Patentansprüchen angegeben. Besteht die Außenwand des Speichergehäuses aus mehreren Schichten, von denen eine mittlere Schicht eine körperschalldämpfende und/oder luftschalldämmende Schicht und/oder Schichtensystem ist, so bildet die äußere Schicht gleichzeitig einen Schutz gegen mechani- sehe Beaufschlagungen wie z.B. gegen Steinschlag bei Fahrzeugen und gegen Umwelteinflüsse.
Zu einer gewichtsparenden Ausbildung führt es, wenn dabei das Speichergehäuse eine Gehäusewand in Leichtbauverbundweise aufweist.
Die körperschalldämpfende Schicht oder das körperschalldämpfende Schichtensystem kann eine Bitumenpappeschicht oder eine Kunststoffschwerfolie oder eine Butyl- Dämpfungsmasse-Schicht oder eine Polyurethanschicht oder eine Bitumenschwerfolie aufweisen.
Die luftschalldämmende Schicht oder das luftschalldämmende Schichtsystem weist vorteilhafterweise eine Polyurethan-Weichschaumschicht und/oder eine Kunststoffschwerfolie auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Fol- genden näher beschrieben.
Es zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines hydropneumatischen Speichers im
Längsschnitt,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines hydropneumatischen Speichers im
Längsschnitt und
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines hydropneumatischen Speichers im
Längsschnitt. Die in den Figuren dargestellten hydropneumatischen Speicher besitzen ein Speichergehäuse 1 , 1 ', 1 ", das einem rohrförmigen Speicherkörper 2 sowie ein erstes Verschlussteil 3 und ein zweites Verschlussteil 4 aufweist, wobei der Speicherkörper 2 seinem einen Ende von dem ersten Verschlussteil 3 und an seinem anderen Ende von dem zweiten Verschlussteil 4 verschlossen ist. Die Verschlussteile 3 und 4 weisen Rohrendstücke 5 und 6 auf, deren Innenwand eine Stufe 7 und 8 mit einem Innendurchmesser aufweist, der dem Außendurchmesser des Speicherkörpers 2 entspricht und in den jeweils ein Ende des Speicherkörpers 2 abgedichtet fest ein- gesetzt ist. Die Verschlussteile 3 und 4 übergreifen also teilweise den rohrartigen Speicherkörper 2.
An dem Verschlussteil 4 ist koaxial zum Speichergehäuse 1 , V, 1 " ein Gasanschluss 9 und an dem Verschlussteil 3 koaxial zum Speichergehäuse 1 , 1 ', 1 " ein Hydraulikanschluss 10 angeordnet.
In dem Speicherkörper 2 ist ein topfartiger Kolben 1 1 verschiebbar angeordnet, der mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche an der Innenwand des Speicherkörpers 2 dicht in Anlage ist und den Innenraum des Speichergehäuses 1 , 1 ', 1 " in einen mit einer Flüssigkeit ge- füllten Flüssigkeitsraum 12 und einen mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllten
Gasraum 13 unterteilt. Die Topföffnung 14 des Kolbens 1 1 ist zum Gasraum 13 gerichtet.
In Figur 1 ist der Speicherkörper 2 im Bereich zwischen den Rohrendstücken 5 und 6 von einer körperschalldämpfenden Schicht 15 umschlossen, die dadurch im Bereich des Spei- cherkörpers 2 formschlüssig mit der Außenwand 16 des Speichergehäuses 1 verbunden ist. Der Formschluss besteht in Achsrichtung des Speichergehäuses dadurch, dass Schicht 15 an den Verschlussteilen 3 und 4 anstößt und senkrecht zur Achsrichtung dadurch, dass die Schicht das Speichergehäuse umgibt. In Figur 2 ist der Speicherkörper 2 im Bereich zwischen den Rohrendstücken 5 und 6 von einer weichelastischen Entkoppelungsschicht 17 umschlossen, die eine Abstandshalter- schicht für eine luftschalldämmende Schicht 18 bildet, die die weichelastische Entkoppelungsschicht 17 umschließt. In Figur 3 ist der Speicherkörper im Bereich zwischen den Rohrendstücken 5 und 6 von einer körperschalldämpfenden Schicht 15 umschlossen, die von einer eine Abstandshalterschicht bildenden weichelastischen Entkoppelungsschicht 17 umschlossen ist. Die weichelastische Entkoppelungsschicht ist wiederum von einer luftschalldämmenden Schicht 18 umschlossen. Die körperschalldämpfenden Schichten 15 können Kunststoffdämpfungsfolien und die luft- schalldämmenden Schichten 18 Schwerfolien sein.
Durch ein an dem Hydraulikanschluss 10 angeschlossenes Hydrauliksystem kann es zu ei- ner inneren Anregung durch hydraulische Pulsation und damit zu Schallabstrahlungen des hydropneumatischen Speichers kommen. Dieser von dem hydropneumatischen Speicher emittierte Luftschall wird durch die luftschalldämmenden Schichten zurückgehalten und durch die körperschalldämpfenden Schichten gedämpft, so dass die abgestrahlte Schalleistung sich verringert.
Die schalldämpfenden Schichten können sich außer im Bereich des Speicherkörpers 2 auch im Bereich der Verschlussteile 3 und 4 an der Außenwand des Speichergehäuses befinden.
Die Erfindung ist insbesondere auch in sogenannten Hybridfahrzeugen, zum Beispiel in ei- nem Personenkraftwagen, mit einem Verbrennungsmotor und einem hydraulischen Antriebsstrang inklusive einer Hydropumpe, eines hydropneumatischen Speichers und mindestens eines Hydromotors zwischen dem Verbrennungsmotor und einer Achse einsetzbar.

Claims

Patentansprüche
1 . Hydropneumatischer Speicher mit einem Speichergehäuse (1 , 1 1 "), dessen Innenraum durch einen verschiebbaren Kolben (1 1 ) oder eine flexible Membran in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitsraum (12) und einen mit einem unter einem Druck stehenden Gas gefüllten Gasraum (13) aufgeteilt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Außenwand (16) des Speichergehäuses (1 , 1 ', 1 ") ganz oder teilweise von einer körperschalldämpfenden und/oder luftschalldämmenden Schicht (15, 18) oder einem körper- schalldämpfenden und/oder luftschalldämmenden Schichtensystem (15, 17, 18) umhüllt ist oder eine körperschalldämpfende und/oder luftschalldämmende Schicht und/oder ein körperschalldämpfendes und/oder luftschalldämmendes Schichtensystem enthält.
2. Hydropneumatischer Speicher nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die körperschalldämpfende Schicht (15) formschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig mit der Außenwand (16) des Speichergehäuses (1 ) verbunden ist.
3. Hydropneumatischer Speicher nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die luftschalldämmende Schicht das Speichergehäuse mit Abstand umschließt.
4. Hydropneumatischer Speicher nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die luftschalldämmende Schicht (18) über einer weichelastischen Entkoppelungsschicht (17) auf die Außenwand (16) des Speichergehäuses (1 ') aufgebracht ist.
5. Hydropneumatischer Speicher nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weichelastische Entkoppelungsschicht (17) die körperschalldämpfende Schicht ist.
6. Hydropneumatischer Speicher nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich- net, dass eine weichelastische Entkopplungsschicht stoffschlüssig mit der luftschalldämmenden Schicht und/oder mit der Außenwand des Speichergehäuses verbunden ist.
7. Hydropneumatischer Speicher nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weichelastische Entkopplungsschicht stoffschlüssig mit der luftschalldämmenden Schicht und formschlüssig mit der Außenwand des Speichergehäuses verbunden ist.
8. Hydropneumatischer Speicher nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weichelastische Entkopplungsschicht stoffschlüssig mit der luftschalldämmenden Schicht und reibschlüssig mit der Außenwand des Speichergehäuses verbunden ist.
9. Hydropneumatischer Speicher nach einem der Patentansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsschicht eine weichelastische Entkopplungsschicht ist, die formschlüssig die Außenwand des Speichergehäuses umhüllt und von der luftschalldämmenden Schicht formschlüssig umhüllt ist.
10. Hydropneumatischer Speicher nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand des Speichergehäuses aus mehreren Schichten besteht, von denen eine mittlere Schicht eine körperschalldämpfende und/oder weichelastische/entkoppelnde Schicht und /oder eine luftschalldämmende Schicht und/oder Schichtensystem ist.
1 1 . Hydropneumatischer Speicher nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichergehäuse eine Gehäusewand in Leichtbauverbundweise aufweist.
12. Hydropneumatischer Speicher nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die körperschalldämpfende Schicht (15) oder das körperschalldämpfende Schichtensystem eine Bitumenpappeschicht oder eine Kunststoffschwerfolie oder eine Butyl-Dämpfungsmasse-Schicht oder eine Polyurethanschicht oder eine Bitumenschwerfolie aufweist.
13. Hydropneumatischer Speicher nach einem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die luftschalldämmende Schicht (18) oder das luftschalldämmende Schichtsystem eine Polyurethan-Weichschaumschicht und eine Schwerfolie aufweist.
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