WO2015049359A1 - Kolbenspeicher - Google Patents

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WO2015049359A1
WO2015049359A1 PCT/EP2014/071209 EP2014071209W WO2015049359A1 WO 2015049359 A1 WO2015049359 A1 WO 2015049359A1 EP 2014071209 W EP2014071209 W EP 2014071209W WO 2015049359 A1 WO2015049359 A1 WO 2015049359A1
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WO
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cylinder
fiber
cover
piston
inner cylinder
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/071209
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English (en)
French (fr)
Inventor
Brian Kane
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • F15B1/08—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
    • F15B1/24—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with rigid separating means, e.g. pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/40—Constructional details of accumulators not otherwise provided for
    • F15B2201/405—Housings
    • F15B2201/4053—Housings characterised by the material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/60—Assembling or methods for making accumulators
    • F15B2201/605—Assembling or methods for making housings therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the present invention relates to a piston accumulator according to the preamble of claim 1, a method for producing a piston accumulator according to the preamble of claim 11 and a hydraulic hybrid system according to the preamble of claim 15.
  • hybrid hydraulic systems are used in order to convert hydraulic energy into mechanical energy by means of a hydraulic motor and to be able to convert mechanical energy into hydraulic energy by means of a hydraulic pump.
  • the mechanical energy for example, from an internal combustion engine or as kinetic energy in a recuperation, can be converted by the hydraulic pump into hydraulic energy by the pressure of a hydraulic fluid, in particular a hydraulic fluid is increased by the hydraulic pump.
  • the hydraulic fluid with the increased pressure can be stored in a hydropneumatic accumulator and at a later time, by means of the hydraulic fluid in the hydropneumatic accumulator from the hydraulic motor, the hydraulic energy in the
  • hydropneumatic accumulator into mechanical energy to drive the
  • the hydraulic fluid is used for driving the motor vehicle.
  • the hydraulic fluid is used for driving the motor vehicle.
  • hydropneumatic accumulators for storing hydraulic energy are, for example Piston accumulator or gas spring accumulator known with a piston.
  • a piston Within a housing, a piston is disposed on a cylinder and a piston is moved by the hydraulic fluid, thereby increasing the pressure in the gas and storing hydraulic energy in the piston accumulator.
  • the piston is movably mounted on an inner bearing surface of the cylinder, so that by introducing hydraulic fluid into a
  • Hydraulic space compresses the gas in a gas space, d. H. is reduced in volume and in a discharge of hydraulic fluid from the hydraulic space, the gas is expanded in the gas space, d. H. is increased in volume.
  • the cylinder has an inner bearing surface made of metal, in particular steel, so that thereby the piston accumulator is expensive to manufacture, because for the inner bearing surface made of steel, a complex processing, eg. As with honing, and also has the piston accumulator due to the use of metal on the cylinder to a large mass, so that the piston accumulator is only partially suitable for use in motor vehicles.
  • a piston accumulator with a cylinder and a piston is known.
  • the cylinder consists of a liner made of steel on the inside and a composite material on the outside.
  • US 4 714 094 shows a gas-oil piston accumulator with a cylinder and a piston.
  • the cylinder consists of a steel core and a cladding made of a composite material.
  • Inventive hydropneumatic piston accumulator for storing energy by means of a compression of a gas, comprising a gas space for receiving the gas to be compressed in the gas space, a
  • Hydraulic chamber for receiving hydraulic fluid, a movable piston for compression and expansion of the gas in the gas space, a cylinder with an inner bearing surface on which the piston is mounted, wherein the inner Storage surface is at least partially, in particular completely, of plastic and / or ceramic and / or of a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic limited.
  • the inner bearing surface is limited at least partially, in particular completely, of plastic and / or of a fiber-reinforced
  • the inner bearing surface is thus limited by a non-metallic material, in particular plastic or fiber-reinforced plastic.
  • the inner bearing surface can be made particularly simple and inexpensive, and moreover, no machining of the inner bearing surface made of metal is required.
  • the hydropneumatic piston accumulator has a lower mass, because the material on the inner bearing surface or a bearing layer, which forms the inner bearing surface, consists of a lightweight material.
  • the cylinder with the inner bearing surface in particular in a central axial section with respect to a longitudinal axis of the cylinder, completely made of plastic and / or ceramic and / or fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic.
  • the fiber-reinforced composite material in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic.
  • the cylinder can be made with a very low mass.
  • the cylinder is made of the fiber-reinforced
  • the cylinder on a (thin) bearing layer consists exclusively of a non-metallic material, preferably of a matrix, for. B. the matrix of the fiber-reinforced
  • Composite material for example, plastic without fibers, and in the radial direction outside of the bearing layer in a thick bearing layer of the outer cylinder and, preferably from the inner cylinder of the
  • the fiber-reinforced composite material is a glass fiber reinforced and / or carbon fiber reinforced composite material and / or the cylinder is constructed from an inner cylinder with the inner bearing surface and an outer cylinder with an outer side and preferably on the inner cylinder is a bearing layer for the piston of a material formed without fibers.
  • a two-part construction of the cylinder from the inner cylinder with the inner bearing surface and the outer cylinder with an outer side of the inner cylinder and the outer cylinder may for example be provided with a different winding of fibers and thereby particularly well adapted to the requirements of the piston accumulator.
  • the two-part construction with the inner cylinder and the outer cylinder is
  • the matrix of the fiber-reinforced composite material is plastic, in particular a duromer, for.
  • epoxy or a thermoplastic or ceramic and / or the inner cylinder and the
  • Outer cylinder consists at least partially, in particular completely, of plastic and / or of ceramic and / or of a fiber-reinforced
  • Composite material in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic.
  • the bearing layer serves as an inner bearing surface for the cylinder and has no fibers, so that thereby the inner bearing surface has a particularly smooth surface for the storage of the piston.
  • the material of the bearing layer has fillers for increasing the wearability of the inner bearing surface, and preferably also nanoparticles. As a result, the inner bearing surface the required friction and wear resistance of the movably mounted on the inner bearing surface piston stand permanently hold.
  • Radially outside the bearing layer is a fiber reinforced
  • the cylinder with a first cover, in particular for the gas space, and / or with a second cover, in particular for the
  • Hydraulic chamber fluid-tightly sealed at axial end portions of the cylinder and / or the central axial portion comprises between 10% and 80%, preferably between 20% and 50%, of the total axial extent of the cylinder.
  • first and / or second cover at least partially, in particular completely, made of metal, for. As steel or
  • Aluminum and / or plastic and / or ceramic and / or of a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic, and / or the piston accumulator comprises a first and / or second outer cover and the first and / or second
  • Outer cover is on the outside on the first and / or second lid.
  • the first cover has a gas opening for introducing and discharging gas and the second cover a hydraulic opening for introducing and discharging hydraulic fluid and the gas and hydraulic openings are each bounded by a metal ring part, which on the remaining cover made of plastic or fiber-reinforced Composite material is attached and / or the first and / or second outer cover is formed integrally with the outer cylinder and / or the first and / or second cover is a separate component in addition to the inner cylinder.
  • the first and / or second outer cover is formed integrally with the outer cylinder and thereby the first and / or second
  • Composite material which absorb on the first and / or second cover the acting pressure forces due to the gas and the hydraulic fluid.
  • first and / or second cover are absorbed as tensile forces.
  • the stress on the first and / or second cover as an inner cover is low because the forces, in particular tensile forces, are essentially taken up by the first and / or second outer cover and directed to the outer cylinder due to the one-piece design of the first and / or. or second
  • first and / or second lid with a cohesive connection, in particular adhesive bond, on the
  • Attached inner cylinder and / or the first and / or second cover is secured with a positive and / or cohesive connection to the first and / or second outer cover and / or the first and / or second cover has a wall portion parallel to the longitudinal axis of the cylinder on and on the wall portion is parallel to the longitudinal axis of the cylinder, in particular on the outside, the inner cylinder overlapping on the first and / or second lid.
  • the first and / or second cover is fastened with a positive and / or material-locking connection with the first and / or second outer cover.
  • the matrix comes into contact with the outside of the first and / or second lid, so that thereby a material connection between the matrix of the fiber reinforced composite material of the first and / or second outer lid is made with the outside of the first and / or second lid will be produced.
  • the equivalent the equivalent
  • Gas in particular a piston accumulator described in this patent application, comprising the steps of: providing a first and / or second cover, providing a cylinder, providing a piston, mounting the first and / or second cover, the cylinder and the Piston to the piston accumulator, wherein first an inner cylinder at least partially, in particular completely, made of plastic and / or ceramic and / or fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic or fiber-reinforced ceramic, and then, in particular on the outside of the inner cylinder, a
  • Outer cylinder made of plastic and / or ceramic and / or from
  • fiber-reinforced composite material in particular fiber-reinforced plastic or fiber-reinforced ceramic is produced.
  • the outer cylinder can be postponed after manufacture on the inner cylinder, unless it is made on the on the inner cylinder.
  • a winding mandrel is coated with a matrix, for. B. with spraying or with
  • the inner cylinder is made of plastic, in particular thermoplastic or thermosetting plastic, injection molding or extrusion.
  • the bearing layer consists of the matrix of the composite material of the inner cylinder or of another material, preferably without fibers, in order to obtain a smooth bearing surface.
  • Winding mandrel is coated with a matrix, for. B. with spraying or with
  • wet winding process are wound or the inner cylinder is made of plastic, in particular thermoplastic or thermosetting plastic, injection molding or extrusion.
  • the piston is introduced into the inner cylinder after the production of the inner cylinder and the inner cylinder is closed with a first and / or second cover and then on the inner cylinder and on the first and / or second lid on the outside of the outer cylinder and a first and / or second outer cover made of a fiber-reinforced composite material, for.
  • a fiber-reinforced composite material for.
  • fiber reinforced plastic prepared, in particular with a dry or wet winding process.
  • the outer cylinder and the first and / or second outer cover are integrally in one
  • Outer lid are particularly easy to be transferred from the first and second outer lid on the outer cylinder, so that the axial tensile forces on the cylinder are substantially absorbed by the outer cylinder.
  • no machining, in particular no machining of the inner bearing surface is performed, preferably before the insertion of the piston into the inner cylinder and / or the fibers of the inner cylinder wound circumferentially with a Wnkel of substantially 90 ° and preferably then the fibers of the inner cylinder are axially wound with a Wnkel between 85 ° and 30 °, preferably between 75 ° and 40 ° and / or the fibers of the outer cylinder, in particular exclusively, with a moment between 85 ° and 30 °, preferably between 75 ° and 40 ° are wound.
  • the fibers of the inner cylinder are wound circumferentially at an angle substantially 90 °, ie at an angle between 90 ° and 85 °.
  • Winding of the fibers on the inner cylinder is required to the occurring circumferential forces on the inner cylinder due to the radial forces on the inner bearing surface due to the pressure of the gas and the
  • Axial Wcklung of fibers on the inner cylinder is preferably required so that the inner cylinder can absorb axial tensile forces to a lesser extent.
  • the fibers of the outer cylinder are preferably wound only axially, so that the
  • Outer cylinder can substantially absorb the tensile forces occurring on the cylinder, since the axial forces are transmitted from the first and / or second cover to the first and / or second outer cover and as force components in an axial direction of the outer cylinder as
  • High-pressure accumulators are reinforced in particular carbon fiber
  • Composites used d. H. Carbon fibers.
  • glass fiber reinforced composites i. H. Fiberglass fibers are used.
  • a groove in particular an annular groove, is formed on the first and / or second cover and within the groove is a seal, in particular an annular seal, arranged for sealing the first and / or second cover with respect to the inner cylinder and preferably the seal on the inner cylinder.
  • first and / or second lid with the
  • Inner cylinder completely circumferentially welded to seal the first and / or second cover with respect to the inner cylinder.
  • the first and / or second cover is welded to the inner cylinder, in particular by laser welding, for sealing the first and / or second cover with respect to the inner cylinder.
  • by means of a movement in particular
  • the piston volume of the gas space changeable.
  • the cylinder and the piston in cross section is circular or rectangular, in particular square, formed.
  • the cylinder has a constant
  • first and / or second lid is as a
  • Hydraulic hybrid system for a motor vehicle, comprising a hydraulic motor for converting hydraulic energy into mechanical energy, a hydraulic pump for converting mechanical energy into hydraulic energy, at least one
  • Piston accumulator for storing hydraulic energy
  • Piston accumulator is formed.
  • Fig. 1 is a longitudinal section of a piston accumulator in a first
  • Fig. 2 is a longitudinal section of the piston accumulator in a second
  • Fig. 3 is a partial longitudinal section of the piston accumulator of FIG. 1 in the region of a first lid and
  • Fig. 4 is a highly simplified representation of a hydraulic hybrid system.
  • a piston accumulator 1 shown in FIG. 1 is used to operate in a hybrid hydraulic system 20 (FIG).
  • Motor vehicle to store hydraulic energy from a hydraulic pump 24 and then at a later time to convert the stored hydraulic energy in a hydraulic motor 23 into mechanical energy and thereby drive the motor vehicle, not shown.
  • a piston accumulator 1 shown in FIG. 1 in a first exemplary embodiment comprises a cylinder 5, a piston 6 and a first cover 8 and a second cover 9.
  • the cylinder 5 is in a cross-section, that is to say in a section perpendicular to a longitudinal axis 34 of FIG Cylinder 5 or one
  • Movement axis 34 of the piston 6 is circular and includes an inner cylinder 40 and an outer cylinder 41.
  • the piston 6 has on the outside in an annular groove a guide ring 14 and in two additional annular grooves in each case a sealing ring 19.
  • the outside of the piston 6 rests on an inner bearing surface 4 of the cylinder 5, so that thereby the piston 6 is movably mounted on the inner bearing surface 4 of the cylinder 5.
  • the first lid 8 has a gas opening 10 for introducing and filling a gas in a gas space 3 and the second lid 9 has a hydraulic opening 11 for on and
  • the hydraulic chamber 2 and the gas space 3 are of the cylinder 5, that is, the inner bearing surface 4 of the cylinder 5, limited.
  • the movable piston 6 thereby seals the hydraulic chamber 2 from the gas space 3 in a fluid-tight manner.
  • a gas valve 17 for filling the gas space 3 with gas is fixed fluid-tight and in the hydraulic opening 11 is a hydraulic valve 18th
  • the geometry of the second cover 9 is on the inside partially complementary to a left end portion of the piston 6 is formed, so that this inner portion of the second lid 9 a stop 13 for the piston. 6 forms.
  • the first cover 8 has a wall section 33 (FIG. 3), which is aligned parallel to a longitudinal axis 34 of the cylinder 5. At this wall portion 33 of the first lid 8 is the outside of the cylinder 5, d. H. the inner cylinder 40, on. In this case, the axial end portion 36 of the cylinder 5, d. H. of the inner cylinder 40, connected by means of an adhesive connection 32 as a material connection 31 with the first cover 8. The axial end portion 36 of the cylinder 5 and inner cylinder 40 is located on a
  • a corresponding internal thread is required in order to screw the hydraulic valve 18 into the hydraulic opening 11 and to screw the gas valve 17 to the gas opening 10 in the gas opening 10 can.
  • Such a thread can be formed for the required strength only of metal.
  • the cylinder 5 consists of the inner cylinder 40 and the outer cylinder 41.
  • On the first cover 8 is the first outer lid 42 and on the second cover 9 is the second outer lid 43.
  • the first and second covers 8, 9 lie with a radial outer side on a wall section 33 parallel to the longitudinal axis 34 of the cylinder 5 on an inner side of the inner cylinder 40, ie a surface which corresponds to the inner bearing surface 4 of the cylinder 5.
  • Inner cylinder 40 is provided on the wall portion 33 of the first and second lid 8, 9 an annular groove and within this annular groove an annular seal 44 is present.
  • the inner cylinder 40 is made of a bearing layer 45 in a radially outward direction
  • Storage layer 45 by means of a dry or wet winding process, a fiber-reinforced composite produced, for example, a with
  • the inner bearing surface 4 is required.
  • the inner cylinder 40 can be made particularly inexpensive.
  • the piston 6 is inserted into the inner cylinder 40 and the axial end portions 36 of the inner cylinder 40 with the first and second covers 8, 9 closed.
  • the connection of the first and second lid 8, 9 with the inner cylinder 40 takes place for example by means of a
  • the winding of the carbon or carbon fibers on the outer cylinder 41 takes place exclusively axially with an angle ⁇ of substantially 60 °. This is necessary so that the outer cylinder 41 can absorb the large occurring tensile forces in the axial direction.
  • the radial forces acting on the first and second covers 8, 9 due to the pressure of the gas and the hydraulic fluid are absorbed by the first and second
  • the outer cylinder 41 has a central axial section 37 with an axial extension 39 and a total axial extent 38.
  • the central axial section 37 comprises approximately 70% of the overall axial extent 38 of the cylinder 5.
  • the first and second covers 8, 9 are made of thermoplastic or a plastic
  • Forming the thread on the gas opening 10 and the hydraulic opening 1 1 is connected to the rest of the lid or outer cover 8, 9, 42, 43, a metal ring member 12 made of aluminum. At the metal ring part 12 is at the gas and
  • the hybrid hydraulic system 20 includes an engine 21 and two shafts 22. With the engine 21 and the shaft 22, the hydraulic pump 24 is driven, thereby delivering hydraulic fluid from the hydraulic pump 24 to the hydraulic motor 23.
  • the hydraulic motor 23 and the hydraulic pump 24 are each formed as swash plate machines 25. Thereby, by means of the hydraulic lines 26, which connect the hydraulic motor 23 with the hydraulic pump 24 respectively fluid-conducting, the shaft 22 is driven on the hydraulic motor 23 and from the shaft 22, a differential gear 27 is driven. With the differential gear
  • hydraulic motor 23 and the hydraulic pump 24 are driven. Due to the design of the hydraulic motor 23 and the hydraulic pump 24
  • the hydraulic hybrid system 20 also includes a mechanical drive sub-string for exclusive mechanical power transmission from the engine 21 to the two drive wheels 28 (not shown).
  • High-pressure accumulator 15 is passed and stored, thereby storing hydraulic energy in the high-pressure accumulator 15. Furthermore, in a recuperation operation, the hydraulic motor 23 can also be operated as a hydraulic pump 24 to thereby kinetic energy of the motor vehicle, not shown, in a recuperation operation by passing
  • Hydraulic fluid from the low pressure accumulator 16 and through the
  • Hydraulic motor 23 which acts as a hydraulic pump 24, are stored in the high pressure accumulator 15, because the hydraulic pump 24 is driven by the shaft 22 and thus the drive wheels 28. By passing hydraulic fluid under a higher pressure from the high-pressure accumulator 15, by the hydraulic motor 23 and the low-pressure accumulator 16, the motor vehicle can be driven.
  • the cylinder 5 is in two parts from the
  • Inner cylinder 40 and the outer cylinder 41 made entirely of a non-metallic material, in particular the fiber-reinforced composite material.
  • the piston accumulator 1 has a low mass.
  • the first and / or second cover 8, 9 can be made entirely of plastic even in the case of a high-pressure piston accumulator 1.
  • the piston accumulator 1 as a whole has a particularly low mass and can also be used as a high-pressure piston accumulator 1, and the inner bearing surface 4 does not require any machining or other post-processing during production.
  • the piston accumulator 1 is particularly inexpensive to produce, because in particular substantially no metal is used as an expensive material on the piston accumulator 1.

Abstract

Hydropneumatischer Kolbenspeicher (1) zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, umfassend einen Gasraum (3) zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum (3), einen Hydraulikraum (2) zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, einen beweglichen Kolben (6) zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum (3), einen Zylinder (5) mit einer inneren Lagerfläche (4) an dem der Kolben (6) gelagert ist, wobei die innere Lagerfläche (4) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von Keramik und/oder von einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, begrenzt ist.

Description

Beschreibung Titel
Kolbenspeicher
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 , ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenspeichers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 1 und ein hydraulisches Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
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 der Druck eines Hydraulikfluides, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit, durch die hydraulische Pumpe erhöht wird. Das Hydraulikfluid mit dem erhöhten Druck kann dabei in einem hydropneumatischen Speicher gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt kann mittels des Hydraulikfluides in dem hydropneumatischen Speicher von dem hydraulischen Motor die hydraulische Energie in dem
hydropneumatischen Speicher in mechanische Energie zum Antrieb des
Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Die Hydraulikflüssigkeit dient zur
Druckübertragung zu dem zu komprimierenden Gas in dem hydropneumatischen Speicher.
Als hydropneumatische Speicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, d. h. eines Hydraulikfluides unter einem erhöhten Druck, sind beispielsweise Kolbenspeicher bzw. Gasfederspeicher mit einem Kolben bekannt. Innerhalb eines Gehäuses ist ein Kolben an einem Zylinder angeordnet und ein Kolben wird von der Hydraulikflüssigkeit bewegt, so dass dadurch der Druck in dem Gas erhöht wird und hydraulische Energie in dem Kolbenspeicher gespeichert werden kann. Der Kolben ist an einer inneren Lagerfläche des Zylinders beweglich gelagert, so dass durch ein Einleiten von Hydraulikflüssigkeit in einen
Hydraulikraum das Gas in einem Gasraum komprimiert, d. h. im Volumen verkleinert wird und bei einem Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikraum das Gas in dem Gasraum expandiert wird, d. h. im Volumen vergrößert wird. Der Zylinder weist eine innere Lagerfläche aus Metall, insbesondere Stahl, auf, so dass dadurch der Kolbenspeicher in der Herstellung teuer ist, weil für die innere Lagerfläche aus Stahl eine aufwendige Bearbeitung, z. B. mit Honen, erforderlich ist und außerdem weist der Kolbenspeicher aufgrund der Verwendung von Metall an dem Zylinder eine große Masse auf, so dass der Kolbenspeicher für einen Einsatz in Kraftfahrzeugen nur bedingt geeignet ist.
Aus der EP 2 058 527 A2 ist ein Kolbenspeicher mit einem Zylinder und einem Kolben bekannt. Der Zylinder besteht aus innenseitig aus einem Liner aus Stahl und außenseitig aus einem Verbundwerkstoff.
Die US 4 714 094 zeigt einen Gas-Öl-Kolbenspeicher mit einem Zylinder und einem Kolben. Der Zylinder besteht aus einem Stahlkern und einer Umhüllung aus einem Verbundwerkstoff.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäßer hydropneumatischer Kolbenspeicher zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, umfassend einen Gasraum zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum, einen
Hydraulikraum zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, einen beweglichen Kolben zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum, einen Zylinder mit einer inneren Lagerfläche an dem der Kolben gelagert ist, wobei die innere Lagerfläche wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von Keramik und/oder von einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, begrenzt ist. Die innere Lagerfläche ist begrenzt wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von einem faserverstärkten
Verbundwerkstoff. In vorteilhafter Weise ist die innere Lagerfläche damit begrenzt von einem nicht-metallischen Werkstoff, insbesondere Kunststoff oder faserverstärkter Kunststoff. Dadurch kann die innere Lagerfläche besonders einfach und preiswert hergestellt werden und darüber hinaus ist keine spanabhebende Bearbeitung der inneren Lagerfläche aus Metall erforderlich.
Außerdem weist dadurch der hydropneumatische Kolbenspeicher eine geringere Masse auf, weil das Material an der inneren Lagefläche bzw. eine Lagerschicht, welche die innere Lagerfläche bildet, aus einem leichten Werkstoff besteht.
Insbesondere besteht der Zylinder mit der inneren Lagerfläche, insbesondere in einem mittigen axialen Abschnitt bezüglich einer Längsachse des Zylinders, vollständig aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik. Bei einer vollständigen Ausbildung des Zylinders aus dem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere dem faserverstärkten
Verbundwerkstoff, kann der Zylinder mit einer besonders geringen Masse hergestellt werden. Dabei wird der Zylinder aus dem faserverstärkten
Verbundwerkstoff auch vollständig als aus dem faserverstärkten
Verbundwerkstoff bestehend betrachtet, sofern der Zylinder an einer (dünnen) Lagerschicht ausschließlich aus einem nichtmetallischen Werkstoff besteht, vorzugsweise aus einer Matrix, z. B. der Matrix des faserverstärkten
Verbundwerkstoffs, zum Beispiel Kunststoff ohne Fasern besteht, und in radialer Richtung außerhalb der Lagerschicht in einer dicken tragenden Schicht aus dem Außenzylinder und, vorzugsweise aus dem Innenzylinder, aus dem
faserverstärkten Verbundwerkstoff mit Fasern besteht.
In eine weiteren Ausgestaltung ist der faserverstärkte Verbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter und/oder kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff und/oder der Zylinder ist aus einem Innenzylinder mit der inneren Lagerfläche und einem Außenzylinder mit einer Außenseite aufgebaut und vorzugsweise ist an dem Innenzylinder eine Lagerschicht für den Kolben aus einem Werkstoff ohne Fasern ausgebildet. Bei einem zweiteiligen Aufbau des Zylinders aus dem Innenzylinder mit der inneren Lagerfläche und dem Außenzylinder mit einer Außenseite kann der Innenzylinder und der Außenzylinder beispielsweise mit einer unterschiedlichen Wicklung von Fasern versehen sein und dadurch besonders gut an die Erfordernisse des Kolbenspeichers angepasst sein. Der zweiteilige Aufbau mit dem Innenzylinder und dem Außenzylinder ist
insbesondere für einen Kolbenspeicher als Hochdruckspeicher für
Betriebsdrücke bis 300 bar oder 400 bar vorteilhaft, weil hier dadurch
resultierend von dem Zylinder aus dem Innenzylinder und dem Außenzylinder radiale und axiale Kräfte besonders gut aufgenommen werden können in der erforderlichen Größe. Der Innenzylinder kann auch vollständig aus der
Lagerschicht bestehen, z. B. aus thermoplastischem Kunststoff ohne Fasern.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist die Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes Kunststoff, insbesondere ein Duromer, z. B. Epoxidharz, oder ein Thermoplast oder Keramik und/oder der Innenzylinder und der
Außenzylinder besteht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten
Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik.
Vorzugsweise ist der Werkstoff der Matrix des faserverstärkten
Verbundwerkstoffes des Zylinders, insbesondere des Innenzylinders, identisch mit dem Werkstoff an der inneren Lagerfläche, insbesondere ist die innere Lagerfläche des Innenzylinders von einer Lagerschicht, vorzugsweise ausschließlich, aus der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes gebildet und der Innenzylinder besteht radial außerhalb der Lagerschicht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik. Die Lagerschicht dient als innere Lagefläche für den Zylinder und weist keine Fasern auf, so dass dadurch die innere Lagerfläche eine besonders glatte Oberfläche aufweist für die Lagerung des Kolbens. Zweckmäßig weist dabei der Werkstoff der Lagerschicht Füllstoffe zur Erhöhung der Verschleißfähigkeit der inneren Lagerfläche auf und vorzugsweise auch Nanopartikel. Dadurch kann die innere Lagerfläche den erforderlichen Reibungs- und Verschleißwiderstand des beweglich an der inneren Lagerfläche gelagerten Kolbens dauerhaft Stand halten. Radial außerhalb der Lagerschicht ist ein faserverstärkter
Verbundwerkstoff an dem Innenzylinder vorhanden, um die an dem Innenzylinder auftretenden umlaufenden und axialen Kräfte aufnehmen zu können. In einer Variante ist der Kolbenspeicher mit einem in dieser
Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt und/oder der Kolben ist beweglich an der inneren Lagerfläche des Zylinder gelagert und/oder der bewegliche Kolben dichtet den Gasraum fluiddicht von dem Hydraulikraum ab und/oder der Kolbenspeicher ist ein Hochdruckspeicher für einen
Betriebsdruck bis maximal 300 bar oder 400 bar.
Zweckmäßig ist der Zylinder mit einem ersten Deckel, insbesondere für den Gasraum, und/oder mit einem zweiten Deckel, insbesondere für den
Hydraulikraum, an axialen Endabschnitten des Zylinders fluiddicht verschlossen und/oder der mittige axiale Abschnitt umfasst zwischen 10% und 80%, vorzugsweise zwischen 20% und 50%, der axialen Gesamtausdehnung des Zylinders.
In einer weiteren Ausführungsform besteht der erste und/oder zweite Deckel wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder
Aluminium, und/oder aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, und/oder der Kolbenspeicher umfasst einen ersten und/oder zweiten Außendeckel und der erste und/oder zweite
Außendeckel liegt außenseitig auf dem ersten und/oder zweiten Deckel auf.
Insbesondere weist der erste Deckel eine Gasöffnung zum Ein- und Ausleiten von Gas und der zweite Deckel eine Hydrauliköffnung zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit auf und die Gas- und Hydrauliköffnungen sind von je einem Metallringteil begrenzt, welcher an dem übrigen Deckel aus Kunststoff oder faserverstärkten Verbundwerkstoff befestigt ist und/oder der erste und/oder zweite Außendeckel ist einteilig mit dem Außenzylinder ausgebildet und/oder der erste und/oder zweite Deckel ist ein gesonderte Bauteil in Ergänzung zu dem Innenzylinder. Der erste und/oder zweite Außendeckel ist einteilig mit dem Außenzylinder ausgebildet und dadurch kann der erste und/oder zweite
Außendeckel aufgrund der Ausbildung des ersten und/oder zweiten Außendeckels sowie des Außenzylinders aus einem faserverstärkten
Verbundwerkstoff die auf den erste und/oder zweite Deckel die wirkenden Druckkräfte aufgrund des Gases und der Hydraulikflüssigkeit aufnehmen.
Darüber hinaus werden die auf den ersten und/oder zweiten Deckel wirkenden axialen Kräfte in Richtung einer Längsachse des Kolbenspeichers bzw. des
Zylinders von dem ersten und/oder zweiten Deckel auf den ersten und/oder zweiten Außendeckel übertragen, da der erste und/oder zweite Außendeckel außenseitig auf dem ersten und/oder zweiten Deckel aufliegt. Diese axialen Kräfte werden von dem ersten und/oder zweiten Außendeckel aufgenommen und können aufgrund der einteiligen Ausbildung mit dem Außenzylinder von dem
Außenzylinder als Zugkräfte aufgenommen werden. Die Beanspruchung des ersten und/oder zweiten Deckels als einen inneren Deckel ist dadurch gering, da die auftretenden Kräfte, insbesondere Zugkräfte, im Wesentlichen von dem ersten und/oder zweiten Außendeckel aufgenommen und zu dem Außenzylinder geleitet werden aufgrund der einteiligen Ausbildung des ersten und/oder zweiten
Außendeckels und des Außenzylinders aus dem faserverstärkten
Verbundwerkstoff.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der erste und/oder zweite Deckel mit einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere Klebeverbindung, an dem
Innenzylinder befestigt und/oder der erste und/oder zweite Deckel ist mit einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung an dem ersten und/oder zweiten Außendeckel befestigt und/oder der erste und/oder zweite Deckel weist einen Wandungsabschnitt parallel zu der Längsachse des Zylinders auf und an dem Wandungsabschnitt liegt parallel zu der Längsachse des Zylinders, insbesondere außenseitig, der Innenzylinder überlappend auf dem ersten und/oder zweiten Deckel auf. Der erste und/oder zweite Deckel ist mit einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung mit dem ersten und/oder zweiten Außendeckel befestigt. Bei der Herstellung des ersten und/oder zweiten Außendeckels aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoffes mittels eines Trocken- oder
Nasswickelverfahrens gelangt die Matrix in Kontakt zu der Außenseite des ersten und/oder zweiten Deckels, so dass dadurch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes des ersten und/oder zweiten Außendeckels mit der Außenseite des ersten und/oder zweiten Deckels hergestellt ist bzw. hergestellt wird. Darüber hinaus entspricht die
Außenform des ersten und/oder zweiten Deckels der Innenform des ersten und/oder zweiten Außendeckels aufgrund der Herstellung des ersten und/oder zweiten Außendeckels mittels des Trocken- oder Nasswickelverfahrens auf dem ersten und/oder zweiten Deckel, so dass dadurch zusätzlich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und/oder zweiten Deckel und dem ersten und/oder zweiten Außendeckel besteht und diese formschlüssige Verbindung insbesondere nach außen gerichtete Druckkräfte auf den ersten und/oder zweiten Außendeckel überträgt.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines hydropneumatischen Kolbenspeichers zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines
Gases, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Kolbenspeichers, mit den Schritten: zur Verfügung stellen eines ersten und/oder zweiten Deckels, zur Verfügung stellen eines Zylinders, zur Verfügung stellen eines Kolbens, Montieren des ersten und/oder zweiten Deckels, des Zylinders und des Kolbens zu dem Kolbenspeicher, wobei zuerst ein Innenzylinder wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, hergestellt wird und anschließend, insbesondere außenseitig auf dem Innenzylinder, ein
Außenzylinder aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus
faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, hergestellt wird. Der Außenzylinder kann nach dem Herstellen auf den Innenzylinder aufgeschoben werden, sofern er nicht auf dem auf dem Innenzylinder hergestellt wird.
In einer ergänzenden Variante wird der Innenzylinder hergestellt, indem ein Wickeldorn mit einer Matrix beschichtet wird, z. B. mit Sprühen oder mit
Aufbürsten, so dass dadurch eine Lagerschicht hergestellt wird und
anschließend, vorzugsweise nach einem wenigstens teilweisen Erhärten der Lagerschicht, Fasern auf die Lagerschicht mit einem Trocken- oder
Nasswickelverfahren aufgewickelt werden oder der Innenzylinder wird aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff, mit Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt. Die Lagerschicht besteht aus der Matrix des Verbundwerkstoffes des Innenzylinders oder aus einem anderen Werkstoff, vorzugsweise ohne Fasern, um eine glatte Lagerfläche zu erhalten. In einer zusätzlichen Ausführungsform wird der Innenzylinder und/oder
Außenzylinder mit einem Trockenwickelverfahren gewickelt und anschließend die Matrix injiziert, z. B. mit einem RTM-Verfahren.
In einer weiteren Variante wird der Innenzylinder hergestellt, indem ein
Wickeldorn mit einer Matrix beschichtet wird, z. B. mit Sprühen oder mit
Aufbürsten, so dass dadurch eine Lagerschicht hergestellt wird und
anschließend, vorzugsweise nach einem wenigstens teilweisen Erhärten der Lagerschicht, Fasern auf die Lagerschicht mit einem Trocken- oder
Nasswickelverfahren aufgewickelt werden oder der Innenzylinder wird aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff, mit Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt.
In einer weiteren Variante wird nach dem Herstellen des Innenzylinders der Kolben in den Innenzylinder eingeführt und der Innenzylinder wird mit einem ersten und/oder zweiten Deckel verschlossen und anschließend wird auf dem Innenzylinder und auf dem ersten und/oder zweiten Deckel außenseitig der Außenzylinder und ein erster und/oder zweiter Außendeckel aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, z. B. faserverstärkten Kunststoff, hergestellt, insbesondere mit einem Trocken- oder Nasswickelverfahren. Der Außenzylinder und der erste und/oder zweite Außendeckel werden einteilig in einem
Herstellungsschritt aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt.
Dadurch können auftretende axiale Kräfte an dem ersten und zweiten
Außendeckel besonders einfach von dem ersten und zweiten Außendeckel auf den Außenzylinder übertragen werden, so dass die axialen Zugkräfte an dem Zylinder im Wesentlichen von dem Außenzylinder aufgenommen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird nach dem Herstellen des Innenzylinders, insbesondere nach dem Herausziehen des Wickeldorns aus dem Innenzylinder, keine Bearbeitung, insbesondere keine spanabhebende Bearbeitung der inneren Lagerfläche ausgeführt, vorzugsweise vor dem Einführen des Kolbens in den Innenzylinder und/oder die Fasern des Innenzylinders werden umlaufend mit einem Wnkel von im Wesentlichen 90° gewickelt und vorzugsweise werden anschließend die Fasern des Innenzylinders axial mit einem Wnkel zwischen 85° und 30°, vorzugsweise zwischen 75° und 40° gewickelt und/oder die Fasern des Außenzylinders, insbesondere ausschließlich, axial mit einem Wnkel zwischen 85° und 30°, vorzugsweise zwischen 75° und 40° gewickelt werden. Die Fasern des Innenzylinders werden umlaufend mit einem Winkel im Wesentlichen 90°, d. h. mit einem Winkel zwischen 90° und 85°, gewickelt. Die umlaufende
Wicklung der Fasern an dem Innenzylinder ist erforderlich, um die auftretenden umlaufenden Kräfte an dem Innenzylinder aufgrund der radialen Kräfte an der inneren Lagerfläche aufgrund des Druckes des Gases und der
Hydraulikflüssigkeit aufnehmen zu können. Eine axiale Wcklung von Fasern an dem Innenzylinder ist vorzugsweise erforderlich, damit der Innenzylinder in einem geringeren Umfang auch axiale Zugkräfte aufnehmen kann. Die Fasern des Außenzylinders sind vorzugsweise ausschließlich axial gewickelt, damit der
Außenzylinder die an dem Zylinder auftretenden Zugkräfte im Wesentlichen aufnehmen kann, da die axialen Kräfte von dem ersten und/oder zweiten Deckel auf den ersten und/oder zweiten Außendeckel übertragen werden und als Kraftkomponenten in einer axialen Richtung von dem Außenzylinder als
Zugkräfte aufgenommen werden. Bei einem Einsatz des Kolbenspeichers als
Hochdruckspeicher werden insbesondere Kohlenstofffaser verstärkte
Verbundwerkstoffe eingesetzt, d. h. Fasern aus Karbon. Bei niedrigeren Drücken, insbesondere an dem Innenzylinder, können auch mit Glasfaser verstärkte Verbundwerkstoffe, d. h. Fasern aus Glasfaser, eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist an dem ersten und/oder zweiten Deckel eine Nut, insbesondere eine Ringnut, ausgebildet und innerhalb der Nut ist eine Dichtung, insbesondere eine ringförmige Dichtung, angeordnet zur Abdichtung des ersten und/oder zweiten Deckels bezüglich des Innenzylinders und vorzugsweise liegt die Dichtung an dem Innenzylinder auf.
In einer weiteren Ausgestaltung ist erste und/oder zweite Deckel mit dem
Innenzylinder vollständig umlaufend verschweißt zur Abdichtung des ersten und/oder zweiten Deckels bezüglich des Innenzylinders.
Zweckmäßig wird der erste und/oder zweite Deckel mit dem Innenzylinder verschweißt, insbesondere mit Laserschweißen, zur Abdichtung des ersten und/oder zweiten Deckels bezüglich des Innenzylinders. In einer Variante ist mittels einer Bewegung, insbesondere
Translationsbewegung, des Kolbens das Volumen des Gasraumes veränderbar. Zweckmäßig ist der Zylinder und der Kolben im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildet. In einer ergänzenden Ausgestaltung weist der Zylinder einen konstanten
Durchmesser oder Radius auf.
In einer weiteren Variante ist der erste und/oder zweite Deckel als ein
Klöpperboden oder als ein Korbbogenboden ausgebildet.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Gasraum und der Hydraulikraum von dem Zylinder, insbesondere Innenzylinder, begrenzt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird bei einem Bauteil des Kolbenspeichers nur diejenige axiale Ausdehnung des Bauteils als ein Zylinder betrachtet, bei dem in axialer Richtung des Zylinders der bewegliche Kolben an der inneren Lagerfläche des Zylinders gelagert ist.
Erfindungsgemäßes hydraulisches Hybridsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen hydraulischen Motor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, eine hydraulische Pumpe zur Umwandlung mechanischer Energie in hydraulische Energie, wenigstens einen
Kolbenspeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, wobei der
Kolbenspeicher als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebener
Kolbenspeicher ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kolbenspeichers in einem ersten
Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Längsschnitt des Kolbenspeichers in einem zweiten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 einen Teillängsschnitt des Kolbenspeichers gemäß Fig. 1 im Bereich eines ersten Deckels und
Fig. 4 eine stark vereinfachte Darstellung eines hydraulischen Hybridsystems.
Ausführungsformen der Erfindung
Ein in Fig. 1 dargestellter Kolbenspeicher 1 wird dazu verwendet, um in einem hydraulischen Hybridsystem 20 (Fig. 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.
Ein in Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellter Kolbenspeicher 1 umfasst einen Zylinder 5, einen Kolben 6 sowie einen ersten Deckel 8 und einen zweiten Deckel 9. Der Zylinder 5 ist in einem Querschnitt, das heißt in einem Schnitt senkrecht zu einer Längsachse 34 des Zylinders 5 bzw. einer
Bewegungsachse 34 des Kolbens 6 kreisförmig ausgebildet und umfasst einen Innenzylinder 40 und einen Außenzylinder 41. Der Kolben 6 weist außenseitig in einer Ringnut einen Führungsring 14 sowie in zwei zusätzlichen Ringnuten jeweils einen Dichtring 19 auf. Die Außenseite des Kolbens 6 liegt auf einer inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 auf, sodass dadurch der Kolben 6 an der inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 beweglich gelagert ist. Der erste Deckel 8 weist eine Gasöffnung 10 auf zum Einleiten und Befüllen eines Gases in einen Gasraum 3 und der zweite Deckel 9 weist eine Hydrauliköffnung 11 zum Ein- und
Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und aus einem Hydraulikraum 2 auf. Der Hydraulikraum 2 und der Gasraum 3 sind von dem Zylinder 5, das heißt der inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5, begrenzt. Der bewegliche Kolben 6 dichtet dabei fluiddicht den Hydraulikraum 2 von dem Gasraum 3 ab. In der Gasöffnung 10 ist ein Gasventil 17 zum Befüllen des Gasraumes 3 mit Gas fluiddicht befestigt und in der Hydrauliköffnung 11 ist ein Hydraulikventil 18 angeordnet zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Hydraulikraum 2. Die Geometrie des zweiten Deckels 9 ist dabei innenseitig teilweise komplementär zu einem linken Endbereich des Kolbens 6 ausgebildet, sodass dieser innere Bereich des zweiten Deckels 9 einen Anschlag 13 für den Kolben 6 bildet.
Der erste Deckel 8 weist einen Wandungsabschnitt 33 auf (Fig. 3), welcher parallel zu einer Längsachse 34 des Zylinders 5 ausgerichtet ist. An diesem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 liegt außenseitig der Zylinder 5, d. h. der Innenzylinder 40, auf. Dabei ist der axiale Endabschnitt 36 des Zylinders 5, d. h. des Innenzylinders 40, mittels einer Klebeverbindung 32 als einer stoffschlüssigen Verbindung 31 mit dem ersten Deckel 8 verbunden. Der axiale Endabschnitt 36 des Zylinders 5 bzw. Innenzylinders 40 liegt auf einem
Überlappungsbereich 35 zwischen dem Zylinder 5 und dem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 auf dem ersten Deckel 8 auf. Bei einer Druckbelastung des Kolbenspeichers 1 aufgrund des Gases in dem Gasraum 3 wird der
Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 in radialer Ausrichtung von der von dem Gas in dem Gasraum 3 auf den Wandungsabschnitt 33 aufgebrachten Druckkräfte radial nach außen gedrückt und diese Verformung wird dabei von dem Zylinder 5 aufgrund des Überlappungsbereichs 35 aufgenommen, sodass dadurch zusätzliche radiale Druckkräfte zwischen dem axialen Endabschnitt 36 des Zylinders 5 und dem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 an dem Überlappungsbereich 35 bestehen. Dies führt zu einer zusätzlichen Sicherung der Klebeverbindung 32. Die Ausbildung der Klebeverbindung 32 an dem zweiten Deckel 9 ist analog zu dem ersten Deckel 8 ausgebildet. Der erste und zweite Deckel 8, 9 besteht dabei vollständig aus Metall, beispielsweise
Aluminium. An der Gasöffnung 10 und an der Hydrauliköffnung 1 1 ist ein entsprechendes Innengewinde erforderlich, um das Hydraulikventil 18 in die Hydrauliköffnung 11 einschrauben zu können und das Gasventil 17 an der Gasöffnung 10 in die Gasöffnung 10 einschrauben zu können. Ein derartiges Gewinde kann für die erforderlichen Festigkeiten nur aus Metall ausgebildet werden.
Der Zylinder 5 besteht aus dem Innenzylinder 40 und dem Außenzylinder 41. Auf den ersten und zweiten Deckel 8, 9 liegt außenseitig jeweils ein erster
Außendeckel 42 und ein zweiter Außendeckel 43 auf. Auf dem ersten Deckel 8 liegt der erste Außendeckel 42 und auf dem zweiten Deckel 9 liegt der zweite Außendeckel 43 auf. Der erste und zweite Deckel 8, 9 liegt mit einer radialen Außenseite an einem Wandungsabschnitt 33 parallel zu der Längsachse 34 des Zylinders 5 auf einer Innenseite des Innenzylinders 40 auf, d. h. einer Fläche, welche der inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 entspricht. Zur fluiddichten
Abdichtung des ersten und zweiten Deckels 8, 9 bezüglich oder an dem
Innenzylinder 40 ist an dem Wandungsabschnitt 33 des ersten und zweiten Deckels 8, 9 eine Ringnut vorhanden und innerhalb dieser Ringnut ist eine ringförmige Dichtung 44 vorhanden. Der Innenzylinder 40 besteht in einer radialen nach außen gerichteten Richtung aus einer Lagerschicht 45
ausschließlich aus einer Matrix für den faserverstärkten Verbundwerkstoff und anschließend aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff. Dadurch ist die innere Lagerfläche 4 des Zylinders 5, an welcher der Kolben 6 gelagert ist,
ausschließlich von der Lagerschicht 45, z. B. ein Epoxidharz, begrenzt.
Bei der Herstellung des Kolbenspeichers 1 wird zunächst ein Wickeldorn (nicht dargestellt), mit einer Matrix ohne Fasern beschichtet, z. B. mit Sprühen oder Aufbürsten. Der Wckeldorn weist dabei einen konstanten Durchmesser auf, ist insbesondere im Querschnitt kreisförmig ausgebildet für einen ebenfalls im Querschnitt kreisförmigen Kolben 6. Nach dem Erhärten der beschichteten
Lagerschicht 45 aus der Matrix wird anschließend auf der erhärteten
Lagerschicht 45 mittels eines Trocken- oder Nasswickelverfahrens ein faserverstärkter Verbundwerkstoff hergestellt, beispielsweise ein mit
Kohlenstofffasern verstärkter Kunststoff. Die Wckelung der Karbonfasern folgt dabei zunächst umlaufend mit einem Winkel α von im Wesentlichen 90° bezüglich der Längsachse 34 und anschließend in einem geringeren Umfang wird eine Wicklung mit einem Winkel von ungefähr 60° aufgebracht, damit der Innenzylinder 40 in einem geringeren Umfang auch axiale Kräfte aufnehmen kann. Nach dem Erhärten des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffes wird der Wickeldorn aus dem Innenzylinder 40 herausgezogen. Der Wckeldorn weist dabei eine glatte Oberfläche auf, so dass dadurch auch die innere Lagerfläche 4 des Innenzylinders 40 eine glatte Oberfläche aufweist und keine
Nachbearbeitung, z. B. eine spanabhebende Nachbearbeitung mit Honen, der inneren Lagerfläche 4 erforderlich ist. Dadurch kann der Innenzylinder 40 besonders preiswert hergestellt werden. Anschließend wird in den Innenzylinder 40 der Kolben 6 eingeführt und die axialen Endabschnitte 36 des Innenzylinders 40 mit dem ersten und zweiten Deckel 8, 9 verschlossen. Die Verbindung des ersten und zweiten Deckels 8, 9 mit dem Innenzylinder 40 erfolgt dabei beispielsweise mittels einer
Klebeverbindung 32. Anschließend wird der erste und zweite Außendeckel 42,
43 sowie der Außenzylinder 41 einteilig aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt. Die Wicklung der Kohlenstoff- bzw. Karbonfasern an dem Außenzylinder 41 erfolgt dabei ausschließlich axial mit einem Winkel ß von im Wesentlichen 60°. Dies ist erforderlich, damit der Außenzylinder 41 die großen auftretenden Zugkräfte in axialer Richtung aufnehmen kann. Die auf den ersten und zweiten Deckel 8, 9 wirkenden radialen Kräfte aufgrund des Druckes des Gases und der Hydraulikflüssigkeit werden von dem ersten und zweiten
Deckel 8, 9 auf den ersten und zweiten Außendeckel 42, 43 übertragen und aufgrund der einteiligen Ausbildung mit dem Außenzylinder 41 wirken diese Kräfte aufgrund der Druckkräfte an dem ersten und zweiten Deckel 8, 9 als
Zugkräfte an dem Außenzylinder 41. Insbesondere bei einem Kolbenspeicher 1 als einem Hochdruckspeicher 1 werden Kohlenstofffasern eingesetzt an dem Außenzylinder 41. Der Winkel ß an den Kohlenstofffasern des Außenzylinders 41 beträgt beispielsweise 60°. Das Gasventil 17 und das Hydraulikventil 18 werden entweder vor oder nach der Herstellung des Außenzylinders 41 mit dem ersten und zweiten Deckel 8, 9 fluiddicht verbunden. Der Zylinder 5 weist einen mittigen axialen Abschnitt 37 auf mit einer axialen Ausdehnung 39 sowie eine axiale Gesamtausdehnung 38. Der mittige axiale Abschnitt 37 umfasst ungefähr 70 % der axialen Gesamtausdehnung 38 des Zylinders 5.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Kolbenspeichers 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 3 beschrieben. Der erste und zweite Deckel 8, 9 besteht aus thermoplastischem Kunststoff oder einem
kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff als einem Verbundwerkstoff. Zur
Ausbildung des Gewindes an der Gasöffnung 10 und der Hydrauliköffnung 1 1 ist mit dem übrigen Deckel bzw. Außendeckel 8, 9, 42, 43 ein Metall ringteil 12 aus Aluminium verbunden. An dem Metallringteil 12 ist an der Gas- und
Hydrauliköffnung 10, 11 ein nicht dargestelltes Innengewinde ausgebildet zur Verschraubung mit dem Gasventil 17 und dem Hydraulikventil 18. In Fig. 4 ist ein hydraulisches Hybridsystem 20 dargestellt. Das hydraulische Hybridsystem 20 umfasst einen Verbrennungsmotor 21 und zwei Wellen 22. Mit dem Verbrennungsmotor 21 und der Welle 22 wird die hydraulische Pumpe 24 angetrieben und dadurch Hydraulikflüssigkeit von der hydraulischen Pumpe 24 zu dem hydraulischen Motor 23 gefördert. Der hydraulische Motor 23 und die hydraulische Pumpe 24 sind dabei jeweils als Schrägscheibenmaschinen 25 ausgebildet. Dadurch kann mittels der Hydraulikleitungen 26, welche den hydraulischen Motor 23 mit der hydraulischen Pumpe 24 jeweils fluidleitend verbinden, die Welle 22 an dem hydraulischen Motor 23 angetrieben und von der Welle 22 wird ein Differentialgetriebe 27 angetrieben. Mit dem Differentialgetriebe
27 sind zwei Radwellen 29 sowie jeweils ein Antriebsrad 28 an den Radwellen 29 verbunden. Dadurch können Antriebsräder 28 des nicht dargestellten
Kraftfahrzeuges durch einen hydraulischen Antriebsteilstrang mit dem
hydraulischen Motor 23 und der hydraulischen Pumpe 24 angetrieben werden. Aufgrund der Ausbildung des hydraulischen Motors 23 und der hydraulischen
Pumpe 24 als Schrägscheibenmaschine 25 dient der hydraulische Motor 23 und die hydraulische Pumpe 24 auch als stufenloses hydraulisches Getriebe.
Zweckmäßig weist das hydraulische Hybridsystem 20 auch einen mechanischen Antriebsteilstrang auf zur ausschließlichen mechanischen Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor 21 zu den beiden Antriebsrädern 28 (nicht dargestellt).
Bei einem Betrieb der hydraulischen Pumpe 24 kann ein Teil der
Hydraulikflüssigkeit nicht zu dem hydraulischen Motor 23, sondern durch weitere nicht dargestellte Hydraulikleitungen 26 und nicht dargestellte Ventile von einem Niederdruckspeicher 16 als Kolbenspeicher 1 zu dem Kolbenspeicher 1 als
Hochdruckspeicher 15 geleitet und gespeichert und dadurch hydraulische Energie in den Hochdruckspeicher 15 gespeichert werden. Ferner kann in einem Rekuperationsbetrieb der hydraulische Motor 23 auch als hydraulische Pumpe 24 betrieben werden um dadurch in einem Rekuperationsbetrieb kinetische Energie des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges durch das Leiten von
Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher 16 und durch den
hydraulischen Motor 23, welcher als hydraulische Pumpe 24 fungiert, in den Hochdruckspeicher 15 gespeichert werden, weil die hydraulische Pumpe 24 von der Welle 22 und damit den Antriebsrädern 28 angetrieben ist. Durch das Leiten von Hydraulikflüssigkeit unter einem höheren Druck von dem Hochdruckspeicher 15, durch den hydraulischen Motor 23 und zu dem Niederdruckspeicher 16 kann das Kraftfahrzeug angetrieben werden.
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Kolbenspeicher 1 wesentliche Vorteile verbunden. Der Zylinder 5 ist zweiteilig aus dem
Innenzylinder 40 und dem Außenzylinder 41 vollständig aus einem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere dem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt. Dadurch weist der Kolbenspeicher 1 eine geringe Masse auf. Die einteilige Ausbildung des ersten und/oder zweiten Außendeckels 42, 43 mit dem Außenzylinder 41 und aufgrund des Aufliegens des ersten und/oder zweiten Außendeckels 42, 43 auf dem ersten und/oder zweiten Deckel 8, 9 werden die Wandungen des ersten und/oder zweiten Deckels 8, 9, welcher in Fluidkontakt mit dem Gas oder dem Hydrauliköl steht, im Wesentlichen nur auf Druck beansprucht und die auftretenden Druckkräfte an dem ersten und/oder zweiten Deckel 8, 9 werden von dem ersten und/oder dem zweiten Außendeckel 42, 43 besonders einfach in den Außenzylinder 41 eingeleitet. Dadurch kann der erste und/oder zweite Deckel 8, 9 auch bei einem Hochdruckkolbenspeicher 1 vollständig aus Kunststoff hergestellt werden. Der Kolbenspeicher 1 weist dadurch insgesamt eine besonders geringe Masse auf und kann auch als Hochdruckkolbenspeicher 1 eingesetzt werden und die innere Lagerfläche 4 erfordert bei der Herstellung keine spanabhebende Bearbeitung oder eine sonstige Nachbearbeitung. Dadurch ist der Kolbenspeicher 1 in der Herstellung besonders preiswert, weil insbesondere im Wesentlichen kein Metall als teuerer Werkstoff an dem Kolbenspeicher 1 eingesetzt ist.

Claims

Ansprüche
1. Hydropneumatischer Kolbenspeicher (1) zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, umfassend
- einen Gasraum (3) zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum (3),
- einen Hydraulikraum (2) zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit,
- einen beweglichen Kolben (6) zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum (3),
- einen Zylinder (5) mit einer inneren Lagerfläche (4) an dem der
Kolben (6) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Lagerfläche (4) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von Keramik und/oder von einem
faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, begrenzt ist.
2. Kolbenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) mit der inneren Lagerfläche (4), insbesondere in einem mittigen axialen Abschnitt (37) bezüglich einer Längsachse (34) des Zylinders (5), vollständig aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, besteht.
3. Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Verbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter und/oder kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff ist
und/oder
der Zylinder (5) aus einem Innenzylinder (40) mit der inneren Lagerfläche (4) und einem Außenzylinder (41) mit einer Außenseite
(7) aufgebaut ist und vorzugsweise an dem Innenzylinder (40) eine Lagerschicht (45) für den Kolben (6) aus einem Werkstoff ohne Fasern ausgebildet ist.
Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes Kunststoff, insbesondere ein Duromer, z. B. Epoxidharz, oder ein Thermoplast oder Keramik ist
und/oder
der Innenzylinder (40) und der Außenzylinder (41) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere
faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, besteht.
Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes des Zylinders (5), insbesondere des Innenzylinders (40), identisch ist mit dem Werkstoff an der inneren Lagerfläche (4), insbesondere die innere Lagerfläche (4) des Innenzylinders (40) von einer Lagerschicht (45), vorzugsweise ausschließlich, aus der Matrix des faserstärkten
Verbundwerkstoffes gebildet ist und der Innenzylinder (40) radial außerhalb der Lagerschicht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, besteht.
Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenspeicher (1) mit einem Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 1 bis 14 hergestellt ist
und/oder
der Kolben (6) beweglich an der inneren Lagerfläche (4) des Zylinder (5) gelagert ist
und/oder
der bewegliche Kolben (6) den Gasraum (3) fluiddicht von dem
Hydraulikraum (2) abdichtet
und/oder
der Kolbenspeicher (1) ein Hochdruckspeicher (1) für einen Betriebsdruck bis maximal 300 bar oder 400 bar ist.
Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) mit einem ersten Deckel (8), insbesondere für den Gasraum (3), und/oder mit einem zweiten Deckel (9), insbesondere für den Hydraulikraum (2), an axialen Endabschnitten (36) des Zylinders (5) fluiddicht verschlossen ist
und/oder
der mittige axiale Abschnitt (37) zwischen 10% und 80%, vorzugsweise zwischen 20 % und 50%, der axialen Gesamtausdehnung (38) des Zylinders (5) umfasst.
8. Kolbenspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, und/oder aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, besteht
und/oder
der Kolbenspeicher (1) einen ersten und/oder zweiten Außendeckel (42, 43) umfasst und der erste und/oder zweite Außendeckel (42, 43) außenseitig auf dem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) aufliegt.
9. Kolbenspeicher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Deckel (8) eine Gasöffnung (10) zum Ein- und Ausleiten von Gas und der zweite Deckel (9) eine Hydrauliköffnung (11) zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aufweist und die Gas- und
Hydrauliköffnungen (10, 11) von je einem Metallringteil (12) begrenzt sind, welcher an dem übrigen Deckel (8, 9, 42, 43) aus Kunststoff oder faserverstärkten Verbundwerkstoff befestigt ist
und/oder
der erste und/oder zweite Außendeckel (42, 43) einteilig mit dem
Außenzylinder (41) ausgebildet ist
und/oder
der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) ein gesonderte Bauteil in Ergänzung zu dem Innenzylinder (40) ist.
10. Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) mit einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere Klebeverbindung, an dem Innenzylinder (40) befestigt ist
und/oder
der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) mit einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung an dem ersten und/oder zweiten
Außendeckel (42, 43) befestigt ist
und/oder
der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) einen Wandungsabschnitt (33) parallel zu der Längsachse (34) des Zylinders (5) aufweist und an dem Wandungsabschnitt (33) parallel zu der Längsachse (34) des Zylinders (5), insbesondere außenseitig, der Innenzylinder (40) überlappend auf dem ersten und/oder zweiten Deckel (8,9) aufliegt.
1 1. Verfahren zur Herstellung eines hydropneumatischen Kolbenspeichers (1) zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, insbesondere eines Kolbenspeichers (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:
zur Verfügung stellen eines ersten und/oder zweiten Deckels (8, 9), zur Verfügung stellen eines Zylinders (5),
zur Verfügung stellen eines Kolbens (6),
Montieren des ersten und/oder zweiten Deckels (8, 9), des Zylinders (5) und des Kolbens (6) zu dem Kolbenspeicher (1), dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Innenzylinder (40) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, hergestellt wird und
anschließend, insbesondere außenseitig auf dem Innenzylinder (40), ein Außenzylinder (41) aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, hergestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (40) hergestellt wird, indem ein Wickeldorn mit einer Matrix beschichtet wird, z. B. mit Sprühen oder mit Aufbürsten, so dass dadurch eine Lagerschicht hergestellt wird und anschließend, vorzugsweise nach einem wenigstens teilweisen Erhärten der
Lagerschicht, Fasern auf die Lagerschicht mit einem Trocken- oder Nasswickelverfahren aufgewickelt werden
oder
der Innenzylinder (40) aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff, mit Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Herstellen des Innenzylinders (40) der Kolben (6) in den Innenzylinder (40) eingeführt wird und der Innenzylinder (40) mit einem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) verschlossen wird und anschließend auf dem Innenzylinder (40) und auf dem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) außenseitig der Außenzylinder (41) und ein erster und/oder zweiter Außendeckel (42,43) aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, z. B. faserverstärkten Kunststoff, hergestellt wird, insbesondere mit einem Trocken- oder Nasswickelverfahren.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Herstellen des Innenzylinders (40), insbesondere nach dem Herausziehen des Wickeldorns aus dem Innenzylinder (40), keine Bearbeitung, insbesondere keine spanabhebende Bearbeitung, der inneren Lagerfläche (40) ausgeführt wird
und/oder
die Fasern des Innenzylinders (40) umlaufend mit einem Wnkel von im Wesentlichen 90° gewickelt werden und vorzugsweise anschließend die Fasern des Innenzylinders (40) axial mit einem Wnkel zwischen 85° und 30°, vorzugsweise zwischen 75° und 40°gewickelt werden,
und/oder
die Fasern des Außenzylinders (41), insbesondere ausschließlich, axial mit einem Winkel zwischen 85° und 30°, vorzugsweise zwischen 75° und 40°gewickelt werden.
15. 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,
wenigstens einen Kolbenspeicher (1) zur Speicherung von hydraulischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenspeicher (1) als ein Kolbenspeicher gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
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