WO2015049361A1 - Kolbenspeicher - Google Patents

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WO2015049361A1
WO2015049361A1 PCT/EP2014/071212 EP2014071212W WO2015049361A1 WO 2015049361 A1 WO2015049361 A1 WO 2015049361A1 EP 2014071212 W EP2014071212 W EP 2014071212W WO 2015049361 A1 WO2015049361 A1 WO 2015049361A1
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WO
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cylinder
fiber
hydraulic
piston
piston accumulator
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/071212
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Bork
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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
    • 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 12 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 area is at least partially, in particular completely, limited by a non-metallic material.
  • the inner bearing surface for the piston on the cylinder is at least partially bounded by the non-metallic material, because the cylinder inside a bearing layer of the in this
  • the inner bearing surface is at least partially, in particular completely, bounded by plastic and / or by ceramic and / or by a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic.
  • Bearing layer is preferably made of plastic, ceramic or a fiber-reinforced composite material.
  • the bearing surface in the production is particularly inexpensive and also has a low mass due to the low density of the material of the bearing layer on the cylinder.
  • the bearing layer consists only of the matrix of
  • Composite that is, for example, exclusively made of plastic and / or exclusively ceramic without fibers, so that thereby a corresponding smooth bearing surface for the piston on the inner bearing surface can be easily made.
  • 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 cylinder of the non-metallic material in particular the fiber-reinforced composite material
  • the cylinder can be produced with a particularly low mass.
  • the cylinder of the fiber-reinforced composite is also considered to be made entirely of the fiber-reinforced composite material provided that the cylinder on the (thin) inner bearing layer is made exclusively of a non-metallic material consists, preferably of a matrix, for. B. the matrix of the fiber reinforced composite material, for example plastic, and consists in the radial direction outside of the bearing layer in a thick supporting layer of the fiber-reinforced composite material with fibers.
  • the fiber reinforced composite is a glass fiber reinforced and / or carbon fiber reinforced composite.
  • the fiber-reinforced composite material has a low mass and on the other hand can absorb forces on the cylinder, that is to say axial forces as tensile forces and circumferential forces due to the high tensile strength of the fiber-reinforced composite material.
  • fiber reinforced, in particular glass fiber reinforced, composite material is a cheaper material than, for example, metal, in particular steel or aluminum.
  • Composite plastic in particular a duromer, z.
  • epoxy or a thermoplastic or ceramic.
  • Composite material can thus be used in a simple manner in the production of the cylinder for use exclusively on the bearing layer of the cylinder, so that by means of only one matrix both exclusively the bearing layer and the composite material of the fibers and the matrix can be produced.
  • the piston accumulator is manufactured with a method described in this patent application and / or the piston is movably mounted on the inner bearing surface of the cylinder and / or the movable piston seals the gas space fluid-tight from the hydraulic chamber and / or the piston accumulator is a Low pressure accumulator for one
  • the cylinder is provided with a first cover, in particular for the gas space, and / or with a second cover,
  • 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 axial
  • the first and / or second lid at least partially, in particular completely, made of metal, for.
  • metal for.
  • the first and / or second cover can be made of thermoplastic material by injection molding. If the piston accumulator for larger operating pressures, for example, at 40 bar or 50 bar, used is in
  • the first cover has a gas opening for introducing and discharging gas and / or 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 is attached to the remaining plastic or fiber-reinforced composite material.
  • Method according to the invention for producing a hydropneumatic piston accumulator for storing energy by means of compression of a gas comprising the steps of: providing a first and / or second cover, providing a cylinder, providing one Piston, mounting the first and / or second lid, the cylinder and the piston to the piston accumulator, wherein the cylinder is provided, so that the cylinder, in particular in a central axial portion with respect to a longitudinal axis of the cylinder, completely, made of plastic and / or of ceramic and / or fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic or fiber-reinforced ceramic exists.
  • the provided cylinder of the fiber-reinforced composite material is also completely out of the fiber-reinforced
  • the cylinder on the (thin) inner bearing layer consists exclusively of a non-metallic material, preferably of a matrix, for.
  • the matrix of the fiber reinforced composite material for example plastic, and consists in the radial direction outside of the bearing layer in a thick supporting layer of the fiber-reinforced composite material with fibers.
  • the cylinder is made of the
  • Fiber-reinforced composite produced by a wet winding process.
  • 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
  • the first and / or second lid is connected to the cylinder with a non-positive and / or positive connection.
  • the gas space and the hydraulic space is bounded by the cylinder.
  • 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 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.
  • 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 cover 8 has a gas opening 10 for introducing and filling a gas into a gas space 3
  • the second cover 9 has a hydraulic opening 11 for introducing and discharging hydraulic fluid into and out of a hydraulic chamber 2.
  • the hydraulic chamber 2 and the gas space 3 are bounded by the cylinder 5, that is the inner bearing surface 4 of the cylinder 5.
  • 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 chamber 3 with gas is fixed fluid-tight and in the hydraulic opening 11, a hydraulic valve 18 is arranged for introducing and discharging hydraulic fluid into and out of the hydraulic chamber 2.
  • the geometry of the second lid 9 is inside formed partially complementary to a left end portion of the piston 6, so that this inner portion of the second lid 9 forms a stop 13 for the piston 6.
  • the first cover 8 has a wall section 33 (FIG. 3), which is aligned parallel to the longitudinal axis 34 of the cylinder 5. At this wall portion 33 of the first lid 8, an annular recess 40 is formed on the inside and within this annular recess 40, an axial end portion 36 of the cylinder 5 is arranged.
  • the axial recess 40 is formed on the inside and within this annular recess 40, an axial end portion 36 of the cylinder 5 is arranged.
  • End portion 36 of the cylinder 5 is connected by means of an adhesive bond 32 as a cohesive connection 31 with the first cover 8.
  • Adhesive 32 is designed so that this particular can absorb the tensile forces occurring in the direction of the longitudinal axis 34 between the first cover 8 and the cylinder 5.
  • Cylinder 5 is in the axial direction on an overlap region 35 between the cylinder 5 and the wall portion 33 of the first lid 8. At a pressure load of the piston accumulator 1 due to the gas in the gas space 3, the cylinder 5 is applied in radial alignment from that of the gas in the gas space 3 on the inner bearing surface 4 of the cylinder 5
  • Adhesive 32 on the second cover 9 with the recess 40 is formed analogously to the first cover 8.
  • the first and second cover 8, 9 is made entirely of metal, for example aluminum.
  • At the gas opening 10 and at the hydraulic opening 1 1 is a corresponding internal thread
  • Such a thread can be formed for the required strength only of metal.
  • the cylinder 5 is substantially complete, that is between the inner bearing surface 11 and an outer side 7 of the cylinder 5 from
  • the matrix of the glass fiber reinforced plastic is thermoplastic or thermosetting plastic and on the inner bearing surface 4 is on an (inner) bearing layer only the thermoplastic or thermosetting plastic matrix without fibers to obtain a sufficiently smooth inner bearing surface 4 on the cylinder 5.
  • the cylinder 5 has a central axial portion 37 with an axial extent 39 and an overall axial extent 38.
  • the central axial portion 37 comprises approximately 70% of the axial
  • the first and second covers 8, 9 are made of thermoplastic or a carbon or glass fiber reinforced plastic as a composite material.
  • a metal ring part 12 made of aluminum is connected to the remaining first and / or second cover 8, 9.
  • an unillustrated internal thread is formed on the gas and hydraulic opening 10, 11 for screwing to the gas valve 17 and the hydraulic valve 18.
  • 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 27, two wheel shafts 29 and one drive wheel 28 are connected to the wheel shafts 29. This allows drive wheels 28 of the not shown
  • hydraulic motor 23 and the hydraulic pump 24 are driven. Due to the formation of the hydraulic motor 23 and the hydraulic pump 24 as a swash plate machine 25, the hydraulic motor 23 and the hydraulic pump 24 also serve as a continuously variable hydraulic transmission.
  • 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).
  • Low-pressure accumulator 16 is guided as a piston accumulator 1 to the piston accumulator 1 as a high pressure accumulator 15 and stored and thereby hydraulic energy stored in the high-pressure accumulator 15. Further, in a recuperation operation, the hydraulic motor 23 may also be operated as a hydraulic pump 24 to thereby be kinetic in a recuperation operation
  • 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, through the hydraulic motor 23 and to the low-pressure accumulator 16, the motor vehicle can be driven.
  • the piston accumulator 1 according to the invention as a low-pressure accumulator 1 for an operating pressure up to preferably a maximum of 60 bar.
  • the cylinder 5 is made in a simple manner from a glass fiber reinforced plastic, that is as a glass fiber reinforced cylinder tube. This can be easily prepared, for example, by a wet-winding method or a dry-winding method with a subsequent injection of the matrix. This is the result
  • Piston accumulator 1 that is, in particular the cylinder 5, in the production of particularly simple and inexpensive, since the material used, namely glass fiber reinforced plastic, is inexpensive and no elaborate and costly reworking in the processing, for example
  • piston accumulator 1 a low mass, so that it can be used in particular in motor vehicles in hydraulic hybrid systems 20.

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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 einem nichtmetallischen Werkstoff 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 12 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 einem nichtmetallischen Werkstoff begrenzt ist. Die innere Lagerfläche für den Kolben an dem Zylinder ist wenigstens teilweise von dem nichtmetallischen Werkstoff begrenzt, weil der Zylinder innenseitig eine Lagerschicht aus dem in dieser
5 Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Werkstoff für die Lagerfläche aufweist. In vorteilhafter Weise ist dadurch eine spanabhebende Bearbeitung einer Lagerfläche aus Metall, zum Beispiel mittels Honen, nicht erforderlich, um die erforderliche Genauigkeit für die Lagerfläche sowie eine entsprechend glatte Lagerfläche zu erhalten. Dadurch kann der Kolbenspeicher wesentlich o preiswerter hergestellt werden.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die innere Lagerfläche wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von Keramik und/oder von einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere5 faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, begrenzt. Die
Lagerschicht besteht vorzugsweise aus Kunststoff, Keramik oder einem faserverstärkten Verbundwerkstoff. Dadurch ist die Lagerfläche in der Herstellung besonders preiswert und weist außerdem eine geringe Masse auf aufgrund der geringen Dichte des Werkstoffs der Lagerschicht an dem Zylinder. o Vorzugsweise besteht dabei die Lagerschicht nur aus der Matrix des
Verbundwerkstoffs, das heißt beispielsweise ausschließlich aus Kunststoff und/oder ausschließlich aus Keramik ohne Fasern, sodass dadurch eine entsprechende glatte Lagerfläche für den Kolben an der inneren Lagerfläche einfach hergestellt werden kann.
5
In einer zusätzlichen Ausführungsform 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 0 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 faserverstärkten5 Verbundwerkstoff bestehend betrachtet, sofern der Zylinder an der (dünnen) inneren Lagerschicht ausschließlich aus einem nichtmetallischen Werkstoff besteht, vorzugsweise aus einer Matrix, z. B. der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffs, zum Beispiel Kunststoff besteht, und in radialer Richtung außerhalb der Lagerschicht in einer dicken tragenden Schicht aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff mit Fasern besteht.
Zweckmäßig ist der faserverstärkte Verbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter und/oder kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff. Der faserverstärkte Verbundwerkstoff weist einerseits eine geringe Masse auf und kann andererseits Kräfte an dem Zylinder, das heißt axiale Kräfte als Zugkräfte und umlaufende Kräfte aufgrund der großen Zugfestigkeit des faserverstärkten Verbundwerkstoffs aufnehmen. Außerdem ist faserverstärkter, insbesondere glasfaserverstärkter, Verbundwerkstoff ein preiswerterer Werkstoff als beispielsweise Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium. In einer ergänzenden Variante ist die Matrix des faserverstärkten
Verbundwerkstoffes Kunststoff, insbesondere ein Duromer, z. B. Epoxidharz, oder ein Thermoplast oder Keramik.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist der Werkstoff der Matrix des
faserverstärkten Verbundwerkstoffes des Zylinders identisch mit dem Werkstoff an der inneren Lagerfläche und auch der Lagerschicht, da das innere Ende der Lagerschicht die Lagerfläche bildet. Die Matrix des faserverstärkten
Verbundwerkstoffes kann somit in einfacher Weise bei der Herstellung des Zylinders für die Verwendung ausschließlich an der Lagerschicht des Zylinders eingesetzt werden, sodass dadurch mittels der nur einen Matrix sowohl ausschließlich die Lagerschicht als auch der Verbundwerkstoff aus den Fasern und der Matrix hergestellt werden kann.
In einer ergänzenden Ausgestaltung 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 Niederdruckspeicher für einen
Betriebsdruck bis maximal 60 bar oder 40 bar. In einer weiteren Ausgestaltung 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 zusätzlichen 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. Bei einem Einsatz des Kolbenspeichers mit einem niederen Druck, zum Beispiel bei einem Betriebsdruck von maximal 10 bar, kann der erste und/oder zweite Deckel aus thermoplastischem Kunststoff mittels Spritzgießen hergestellt werden. Wird der Kolbenspeicher für größere Betriebsdrücke, beispielsweise bei 40 bar oder 50 bar, eingesetzt, ist im
Allgemeinen der Einsatz eines faserverstärkten Verbundwerkstoffes oder von Metall für den ersten und/oder zweiten Deckel erforderlich aufgrund der größeren auftretenden Kräfte an dem ersten und/oder zweiten Deckel.
In einer ergänzenden Ausgestaltung weist der erste Deckel eine Gasöffnung zum Ein- und Ausleiten von Gas und/oder der zweite Deckel eine Hydrauliköffnung zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit auf und die Gas- und
Hydrauliköffnungen von je einem Metallringteil begrenzt sind, welches an dem übrigen Deckel aus Kunststoff oder faserverstärkten Verbundwerkstoff befestigt ist.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist der erste und/oder zweite Deckel mit einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere Klebeverbindung, an dem Zylinder befestigt und/oder der erste und/oder zweite Deckel einen
Wandungsabschnitt parallel zu der Längsachse des Zylinders aufweist und an dem Wandungsabschnitt parallel zu der Längsachse des Zylinders innenseitig der Zylinder überlappend auf dem ersten und/oder zweiten Deckel mittelbar oder unmittelbar aufliegt, insbesondere ist an dem ersten und/oder zweiten Deckel eine axiale Ausnehmung ausgebildet und innerhalb der axialen Ausnehmung ist je ein axialer Endabschnitt des Zylinders befestigt. 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 der Zylinder zur Verfügung gestellt wird, so dass der Zylinder, 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 oder faserverstärkten Keramik, besteht. Dabei wird der zur Verfügung gestellte Zylinder aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff auch vollständig als aus dem faserverstärkten
Verbundwerkstoff bestehend betrachtet, sofern der Zylinder an der (dünnen) inneren Lagerschicht ausschließlich aus einem nichtmetallischen Werkstoff besteht, vorzugsweise aus einer Matrix, z. B. der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffs, zum Beispiel Kunststoff besteht, und in radialer Richtung außerhalb der Lagerschicht in einer dicken tragenden Schicht aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff mit Fasern besteht.
In einer ergänzenden Ausführungsform wird der Zylinder aus dem
faserverstärkten Verbundwerkstoff mit einem Nasswickelverfahren hergestellt.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird der Zylinder mit einem
Trockenwickelverfahren gewickelt und anschließend die Matrix injiziert, z. B. mit einem RTM-Verfahren.
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.
Vorzugsweise ist der erste und/oder zweite Deckel mit einer kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Zylinder verbunden.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Gasraum und der Hydraulikraum von dem Zylinder 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 von 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 zeigt:
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 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. 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 1 1 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 der Längsachse 34 des Zylinders 5 ausgerichtet ist. An diesem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 ist innenseitig eine ringförmige Ausnehmung 40 ausgebildet und innerhalb dieser ringförmigen Ausnehmung 40 ist ein axialer Endabschnitt 36 des Zylinders 5 angeordnet. Dabei ist der axiale
Endabschnitt 36 des Zylinders 5 mittels einer Klebeverbindung 32 als einer stoffschlüssigen Verbindung 31 mit dem ersten Deckel 8 verbunden. Die
Klebeverbindung 32 ist dabei dahingehend ausgelegt, dass diese insbesondere die auftretenden Zugkräfte in Richtung der Längsachse 34 zwischen dem ersten Deckel 8 und dem Zylinder 5 aufnehmen kann. Der axiale Endabschnitt 36 des
Zylinders 5 liegt dabei in axialer Richtung auf einem Überlappungsbereich 35 zwischen dem Zylinder 5 und dem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 auf. Bei einer Druckbelastung des Kolbenspeichers 1 aufgrund des Gases in dem Gasraum 3 wird der Zylinder 5 in radialer Ausrichtung von der von dem Gas in dem Gasraum 3 auf die inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 aufgebrachten
Druckkräfte radial nach außen gedrückt und diese Verformung wird dabei von dem ersten Deckel 8 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 mit der Ausnehmung 40 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 im Wesentlichen vollständig, das heißt zwischen der inneren Lagerfläche 11 und einer Außenseite 7 des Zylinders 5 aus
glasfaserverstärktem Kunststoff als einem Verbundwerkstoff. Die Matrix des glasfaserverstärkten Kunststoffs ist dabei thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff und an der inneren Lagerfläche 4 ist an einer (inneren) Lagerschicht ausschließlich der thermoplastische oder duroplastische Kunststoff der Matrix ohne Fasern vorhanden, um eine ausreichend glatte innere Lagerfläche 4 an dem Zylinder 5 zu erhalten. 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. Auch an dem mittigen axialen Abschnitt
37 ist der Zylinder 5, wie oben beschrieben, aus dem glasfaserverstärkten Kunststoff vollständig aufgebaut.
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 kohlenstoff- oder glasfaserverstärkten Kunststoff als einem Verbundwerkstoff. Zur Ausbildung des Gewindes an der Gasöffnung 10 und der Hydrauliköffnung 1 1 ist mit dem übrigen ersten und/oder zweiten Deckel 8, 9 ein Metallringteil 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. Außerdem weist der erste und/oder zweite Deckel in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 keine
Ausnehmung 40 an dem Wandungsabschnitt 33 parallel zu der Längsachse 34 auf.
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 als einem Niederdruckspeicher 1 für einen Betriebsdruck bis vorzugsweise maximal 60 bar wesentliche Vorteile verbunden. Der Zylinder 5 wird in einfacher Weise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt, das heißt als einem glasfaserverstärkten Zylinderrohr. Dieses kann einfach, beispielsweise mittels eines Nasswickelverfahrens oder eines Trockenwickelverfahrens mit einer anschließenden Injektion der Matrix hergestellt werden. Dadurch ist der
Kolbenspeicher 1 , das heißt insbesondere der Zylinder 5, in der Herstellung besonders einfach und preiswert, da der verwendete Werkstoff, nämlich glasfaserverstärkter Kunststoff, preiswert ist und in der Verarbeitung keine aufwendigen und kostenintensive Nachbearbeitungen, beispielsweise
spanabhebend, erforderlich sind. Darüber hinaus weist der Kolbenspeicher 1 eine geringe Masse auf, sodass dieser insbesondere in Kraftfahrzeugen bei hydraulischen Hybridsystemen 20 eingesetzt werden kann.

Claims

Ansprüche
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 einem nichtmetallischen Werkstoff begrenzt ist.
Kolbenspeicher nach Anspruch 1 , 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.
Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, 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.
Kolbenspeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Verbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter und/oder kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff ist.
Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes Kunststoff, insbesondere ein Duromer, z. B. Epoxidharz, oder ein Thermoplast oder Keramik ist.
Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes des Zylinders (5) identisch ist mit dem Werkstoff an der inneren Lagerfläche (4).
Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenspeicher (1) mit einem Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 12 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 Niederdruckspeicher (1) für einen
Betriebsdruck bis maximal 60 bar oder 40 bar ist.
8. 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.
9. Kolbenspeicher nach Anspruch 8, 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.
10. Kolbenspeicher nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Deckel (8) eine Gasöffnung (10) zum Ein- und Ausleiten von Gas und/oder 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, welches an dem übrigen Deckel (8, 9) aus Kunststoff oder faserverstärkten Verbundwerkstoff befestigt ist.
1 1. Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) mit einer stoffschlüssigen
Verbindung, insbesondere Klebeverbindung, an dem Zylinder befestigt ist und/oder
der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) einen Wandungsabschnitt (33) parallel zu der Längsachse des (34) Zylinders (5) aufweist und an dem Wandungsabschnitt (33) parallel zu der Längsachse (34) des Zylinders (5) innenseitig der Zylinder (5) überlappend auf dem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) mittelbar oder unmittelbar aufliegt, insbesondere an dem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) eine axiale Ausnehmung (40) ausgebildet ist und innerhalb der axialen Ausnehmung (40) je ein axialer Endabschnitt (36) des Zylinders (5) befestigt ist.
12. 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 der Zylinder (5) zur Verfügung gestellt wird, so dass der Zylinder (5), 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 oder faserverstärkten Keramik, besteht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff mit einem Nasswickelverfahren hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) mit einem Trockenwickelverfahren gewickelt und anschließend die Matrix injiziert wird, z. B. mit einem RTM-Verfahren injiziert wird.
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 1 1 ausgebildet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015223529A1 (de) 2015-11-27 2017-06-01 Robert Bosch Gmbh Leichtbau-Kolbenspeicher für Fahrzeuge

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017000362A1 (de) 2017-01-17 2018-07-19 Liebherr-Components Kirchdorf GmbH Zylinder-Kolben-Vorrichtung mit einem aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigtem Zylinder

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4714094A (en) 1985-05-30 1987-12-22 Magnaghi Oleodinamica S.P.A. Gas-oil pressure accumulator
EP2058527A2 (de) 2007-11-08 2009-05-13 Parker-Hannifin Corporation Leichter, reparierbarer Hochdruckkolbenspeicher aus Verbundwerkstoff mit Gleitflansch
EP2239468A1 (de) * 2009-04-06 2010-10-13 Robert Bosch GmbH Kolbenspeicher
WO2011023747A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Olaer As Composite piston accumulator
EP2615309A2 (de) * 2012-01-16 2013-07-17 Parker Hannifin Manufacturing Germany GmbH & Co. KG Druckbehälter mit einem darin beweglichen Kolben und einer Vorrichtung zur Positionsbestimmung des Kolbens in dem Druckbehälter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4714094A (en) 1985-05-30 1987-12-22 Magnaghi Oleodinamica S.P.A. Gas-oil pressure accumulator
EP2058527A2 (de) 2007-11-08 2009-05-13 Parker-Hannifin Corporation Leichter, reparierbarer Hochdruckkolbenspeicher aus Verbundwerkstoff mit Gleitflansch
EP2239468A1 (de) * 2009-04-06 2010-10-13 Robert Bosch GmbH Kolbenspeicher
WO2011023747A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Olaer As Composite piston accumulator
EP2615309A2 (de) * 2012-01-16 2013-07-17 Parker Hannifin Manufacturing Germany GmbH & Co. KG Druckbehälter mit einem darin beweglichen Kolben und einer Vorrichtung zur Positionsbestimmung des Kolbens in dem Druckbehälter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015223529A1 (de) 2015-11-27 2017-06-01 Robert Bosch Gmbh Leichtbau-Kolbenspeicher für Fahrzeuge

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