WO2015158545A1 - Fluidische verdrängermaschine - Google Patents

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WO2015158545A1
WO2015158545A1 PCT/EP2015/057070 EP2015057070W WO2015158545A1 WO 2015158545 A1 WO2015158545 A1 WO 2015158545A1 EP 2015057070 W EP2015057070 W EP 2015057070W WO 2015158545 A1 WO2015158545 A1 WO 2015158545A1
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WO
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displacement machine
offset
displacement
fluidic
displacers
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Application number
PCT/EP2015/057070
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Fischer
Ulrich Bittner
Matthias Goronzi
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2015158545A1 publication Critical patent/WO2015158545A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/0636—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F03C1/0644—Component parts
    • F03C1/0655—Valve means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/0636—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F03C1/0644—Component parts
    • F03C1/0647—Particularities in the contacting area between cylinder barrel and valve plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2021—Details or component parts characterised by the contact area between cylinder barrel and valve plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2042—Valves

Definitions

  • the invention relates to a fluidic displacement machine with displacer cross sections arranged on a circle, to which Um tenuqueritese are assigned, the passage of fluid between one of the
  • the invention further relates to a method for designing and / or manufacturing such a displacement machine.
  • the invention further relates to a hydraulic hybrid powertrain having a
  • German Laid-Open Publications DE 10 2006 037 593 A1 and DE 10 2006 041 395 A1 disclose various types
  • Publication JP 2004 116 455 A is a radial piston machine is known in which to improve a tonality cylinder bores and
  • Cylinder side exits in the circumferential direction at unequal intervals
  • Verdrängerqueritesen which Um Tavernqueritese are assigned, which allow the passage of fluid between one of the Verdrängerqueritese and the associated Um Strukturquerrough to reduce.
  • the object is in a fluid displacement machine with arranged on a circle Verdrängerquerroughen which Um Kunststoffquerroughe
  • Random patterns are arranged non-periodically offset relative to the Verdrängerquerroughen in the circumferential direction so that a tonality in the operation of the positive displacement machine is effectively reduced with a relatively small range of variation.
  • the Umticianquerête and Verdrängerquerroughe are preferably arranged on the same circle.
  • the displacer cross sections preferably have a circular cross section, the center of which lies on the circle.
  • the Um tenuqueritese preferably have a substantially kidney-shaped shape and provide passageways for the fluid. Because of their kidney-shaped shape, these channels are also referred to as kidneys.
  • Each displacer cross-section is preferably associated with exactly one Um tenuquerites.
  • the term circumferential direction refers to the previously mentioned circle whose center preferably coincides with a rotation axis of the fluid displacement machine.
  • the variation width is the distance or delta between a minimum and a maximum offset in
  • the fluidic displacement machine is designed as an axial piston machine, as disclosed, for example, in German Offenlegungsschriften DE 10 2006 037 593 A1 and DE 10 2006 041 359 A1.
  • a preferred embodiment of the fluid displacement machine is characterized in that the defined random pattern has a maximum variation width of 6 degrees.
  • the staggered arrangement can have an angular extent of plus / minus 3 degrees in the circumferential direction. Due to this very small variation width unfavorable effects of the staggered arrangement of Um Kunststoffqueritese can be limited to the function and life of the positive displacement machine. For example, with the defined random pattern, sufficient stability of the
  • Offset angle amount offset are arranged.
  • the positive direction is defined as the clockwise direction.
  • the counterclockwise direction is defined as the negative direction.
  • the maximum angular offset is the maximum angular extent of the offset in the circumferential direction from a central position.
  • the angular displacement amount is the absolute value of the
  • Displacement machines with only five displacers and an offset delta that is greater than 5 degrees, it is sufficient if at least two displacers in positive and a negative displacement in the negative direction by more than half of the maximum
  • Angular offset amount deviates from the central position, or vice versa.
  • Offset Delta is the difference between a maximum angular offset and a minimum angular offset.
  • Positive displacement machine is characterized in that within a direct sequence of three displacers, two displacers have the same sign and an angular displacement amount which is greater than half the angular displacement amount, wherein the third displacer another sign or a
  • Angle offset amount that is smaller than half the angular offset amount.
  • Displacement machines with more than four displacers achieved very good results.
  • Displacement machine is characterized in that the displacement machine has five displacers with one of the following offset sequences times the maximum angular offset amount: [-1.1, -1, 1, 0], [-1, 0, 5, -0, 5, 1,], [ 0, -0.5,0,1,0.5].
  • the square brackets indicate numbers without dimensions.
  • the five through Comma separated numbers are assigned to the individual displacers.
  • the number minus 1 stands, for example, for a maximum negative angular offset.
  • the number plus 1 stands for a maximum angular offset in the positive direction.
  • the number zero stands for no angular offset.
  • the number 0.5 represents a fifty percent angular offset with respect to the maximum
  • Displacement machine is characterized in that the displacement machine has seven displacers with an offset sequence [0.2, -1.0.25,1, -0.4, -1,1] times the maximum angular displacement amount.
  • the number 0.2 stands for one
  • the numbers 0.25 and 0.4 represent twenty-five percent and forty percent angular misalignment.
  • the positive or negative signs represent an offset direction in the
  • Displacement machine is characterized in that the displacement machine has nine to eleven displacers with an offset sequence [-1,0.6,1, -1,0.6, -1] as a subsequence times the maximum angular offset amount.
  • the value 0.6 means a sixty percent angular misalignment.
  • Displacement machine is characterized in that the displacement machine comprises nine displacers having one of the following offset sequences times the maximum angular displacement amount: [0.6, -1, -1, 1, 1, -1, 0, 6, -1, 1], [1,0, -1,0.4,1, -0.2,0.2, -1, - 1], [1,0, -1,1, -0.5,0.8, -1,0.5, -1].
  • the displacement machine comprises nine displacers having one of the following offset sequences times the maximum angular displacement amount: [0.6, -1, -1, 1, 1, -1, 0, 6, -1, 1], [1,0, -1,0.4,1, -0.2,0.2, -1, - 1], [1,0, -1,1, -0.5,0.8, -1,0.5, -1].
  • Displacement machine is characterized in that the displacement machine comprises eleven displacers having one of the following offset sequences times the maximum angular displacement amount: [1, -1, 0, 1, -1, -1, 1, 1, -1, -1], [-1,1,1,1, -1, -1,1,1, -1,1, - 1], [0,1,1, -1,0, -1,1,1, -1,0,6, -1].
  • the displacement machine comprises eleven displacers having one of the following offset sequences times the maximum angular displacement amount: [1, -1, 0, 1, -1, -1, 1, 1, -1, -1], [-1,1,1,1, -1, -1,1,1, -1,1, - 1], [0,1,1, -1,0, -1,1,1, -1,0,6, -1].
  • the fluidic displacement machine has at least one of the aforementioned offset sequences or partial sequences in reverse or mirror-image order.
  • mirror image refers to displacements about the central axis or central position.
  • Positive displacement machine is characterized in that a deviation of plus / minus half the angular displacement amount is allowed. As a result, the previously described offset sequences are practically half of the half
  • Verdrängerqueritesen, Um Kunststoffqueritese are assigned, which allow the passage of fluid between one of the Verdrängerqueritese and the associated Um tenuquerites, in particular a previously described fluidic displacement machine, the above object is alternatively or additionally achieved in that the
  • Displacer cross sections in the circumferential direction are not arranged periodically offset so that a tonality in the operation of the positive displacement machine is effectively reduced with a relatively small range of variation.
  • the previously described offset sequences are used. For a larger number of displacements, one of the previously described
  • Offset sequences can also be used as a subsequence.
  • a maximum sequence is used to represent the defined random pattern.
  • a maximum sequence or episode maximum length is referred to in English as the Maximum Length Sequence. This is a pseudorandom binary sequence, which in the context of the present invention represents the defined
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that for a displacement machine with a number of N not equal to two high n minus 1 displacers, a maximum sequence is used as a subsequence for representing the defined random pattern.
  • the invention further relates to a hydraulic hybrid powertrain having an internal combustion engine and at least one fluid displacement machine described above, which has been designed and / or manufactured in particular according to a previously described method.
  • Measures according to the invention may be the tonality of the fluidic
  • Displacer be particularly advantageous approached to the noise characteristics of an internal combustion engine. This can cause unwanted noise by the displacement machine during operation of the
  • Hydraulic hybrid powertrain reduced or completely prevented.
  • FIG. 1 shows a simplified representation of a hydraulic hybrid drive train of a motor vehicle with a fluid displacement machine according to the invention
  • Figure 2 shows a cross section through the fluidic according to the invention
  • Figure 3 is a Cartesian coordinate diagram with a
  • FIG. 4 is a Cartesian coordinate diagram in which three offset sequences for five displacers are shown graphically;
  • FIG. 5 shows a representation similar to that in FIG. 4 with an offset sequence for seven displacers
  • Figure 6 is a graphical representation of three offset sequences for nine displacers;
  • FIG. 7 shows a graphic representation of three offset sequences for eleven displacers, and
  • FIG. 8 shows a graphic representation of an offset sequence for seven displacers. Description of the embodiments
  • a hydraulic hybrid drive train 1 is one
  • the driven wheel 2 is drivingly connected to the hydraulic hybrid power train 1 via a differential 3, for example.
  • the hybrid hydraulic powertrain 1 includes a primary drive 4 that includes, for example, an internal combustion engine 6, also referred to as an internal combustion engine.
  • the wheel 2 can be driven solely by the primary drive 4.
  • the hydraulic hybrid powertrain 1 further comprises a secondary drive 10.
  • the secondary drive 10 comprises a first hydraulic machine 11 and a second hydraulic machine 12.
  • the two hydraulic machines 11 and 12 are hydraulically connected to a low-pressure side 13 on the input side.
  • the low pressure side 13 includes a low pressure accumulator 14 with
  • Hydraulic medium which is subjected to low pressure.
  • the high pressure side 16 includes a
  • High-pressure accumulator 17 with hydraulic medium which is subjected to high pressure Through a total of six rectangles 18 valve means are referred to, which allow the operation of the secondary drive 10 with the two hydraulic machines 1 1 and 12 in a known manner.
  • a transmission 20 is between the primary drive 4 and the secondary drive
  • the gear 20 is designed as a planetary gear with a ring gear 30, a sun gear 32 and planetary gears 34.
  • the planet gears 34 are rotatably mounted on a planet carrier 35.
  • a first shaft 21 is rotatably connected via a gear stage with the planet carrier
  • the first shaft 21 is rotatably connected to the differential 3 at its right in Figure 1 end via another gear stage.
  • a second shaft 22 is rotatably connected to the ring gear 30 of the planetary gear 20.
  • the second shaft 22 is drivingly connected to the primary drive 4 connectable.
  • a third shaft 23 is rotatably connected to the sun gear 32 of the
  • a clutch and / or synchronizer 27 is drivingly connected on the output side between the second hydraulic machine 12 of the secondary drive 10 and the differential 3 with the driven wheel 2.
  • additional transmission stages between the clutch and / or synchronizer 27 and the differential 3 can be connected to represent additional functions, such as a reverse gear.
  • the hydraulic hybrid powertrain 1 is a power-split powertrain with mechanical hydraulic power.
  • the power of the hydraulic hybrid drive train 1 can be guided via the primary drive 4, which is also referred to as a mechanical drive, or via the secondary drive 10, which is also referred to as a hydraulic drive.
  • the power can also simultaneously via the two drives 4, 10
  • Axial piston machines are described, for example, in the German Offenlegungsschrift in DE 10 2006 037 593 A1 and DE 10 2006 041 359 A1.
  • FIG. 2 a hydrostat designed as an axial piston machine is shown in a cross section through a cylinder 40.
  • the cylinder 40 comprises a total of nine piston bores 41 to 49 which serve to guide pistons (not shown) in the axial direction.
  • the axial direction runs in
  • Each piston bore 41 to 49 represents a circular displacement cross-section 50.
  • the centers of the circular displacement cross-sections 50 are arranged on a circle 52 and spaced uniformly in the circumferential direction.
  • Each displacement cross section 50 is assigned a reversing kidney 53, which allows a passage of fluid from a suction region into the respectively assigned piston bore or from the respectively assigned piston bore into a pressure region of the displacement machine.
  • Pressure kidney and the suction kidney are provided, for example, in a fixed control plate (not shown).
  • Arrows 58 and 59 each indicate an angular offset by which the Um Kunststoffqueritese 55 are offset according to an essential aspect of the invention relative to the respective associated Verdrängerquerrough 50 in the circumferential direction.
  • the staggered arrangement of Um Kunststoffqueritese 55 relative to the Verdrängerquerroughen 50 is also referred to as "kidney-shifting" because of the substantially kidney-shaped shape Um Tavernqueritese 55.
  • the relative offset of Um Tavernqueritese 55 in a defined random pattern generates a non-periodic commutation the pressure or suction kidney.
  • the Um Strukturquerroughe 55 can be arranged offset from its indicated by a dotted line center position 60 either clockwise, as indicated by the arrow 59 in Figure 2, or counterclockwise, as indicated by the arrow 58 in Figure 2, in the circumferential direction.
  • Verdrängerqueritesen is carried out according to an essential aspect of the invention so that a tonality in the operation of the displacement machine is reduced.
  • FIG. 3 in a Cartesian coordinate diagram on an x-axis, the hydrostatic orders are plotted in integers from 0 to 99. The term order refers to the multiple of the rotation frequency.
  • FIG. 3 shows that without kidney-shifting only the multiples of the basic order occur, which is determined by the number of displacers. In the example shown, the tested fluidic displacement machine has nine displacers.
  • kidney-shifting is used in the present invention to generate a defined random pattern, as the Um Tavernquerroughe particularly advantageous relative to the Verdrängerquerroughen in the circumferential direction can not be arranged offset periodically offset so that a tonality in the operation of Verdrängermaschine with a relatively small range of variation effectively reduced.
  • Such a random pattern is also called kidney-shifting
  • the center position is set so that applies , Usually, the middle position coincides with the bore axis.
  • the pattern can be continued after the last displacer at the first:
  • N 5: the sequence is , where for each a
  • N 5: the sequence is , although here for each a deviation from still within the scope of the invention.
  • N 9: The result is , where for each a deviation from still within the scope of the invention.
  • the displacer numbers are plotted on the x-axis of the coordinate diagrams.
  • the offset or the kidney-shifting is dimensionlessly plotted. Where plus is one for a maximum positive offset and minus one for a maximum negative offset. The zero means that no offset
  • kidney-shifting occurs.
  • FIG. 5 graphically shows an offset sequence 77 to the general rule 7 with seven pistons or displacers.
  • offset sequences 79 to 81 are the rules 9 to 11 for one
  • FIG. 8 shows graphically an offset sequence 85 to rule 16 for a displacement machine with seven displacers.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine fluidische Verdrängermaschine (11, 12) mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten (50), denen Umsteuerquerschnitte (55) zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte (50) und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt (55) ermöglichen. Um die Tonalität zu reduzieren, sind die Umsteuerquerschnitte (55) in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten (50) in Umfangsrichtung nicht periodisch so versetzt angeordnet, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine (11, 12) bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Fluidische Verdrängermaschine Die Erfindung betrifft eine fluidische Verdrängermaschine mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten, denen Umsteuerquerschnitte zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der
Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt ermöglichen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Auslegen und/oder Herstellen einer derartigen Verdrängermaschine. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer
Brennkraftmaschine und mindestens einer vorab beschriebenen fluidischen Verdrängermaschine. Stand der Technik
Aus der deutschen Patentschrift DE 196 41 779 C1 ist eine hydraulische
Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse bekannt, das einen Innenraum begrenzt, in den ein ortsfester Steuerkörper hineinragt, der voneinander getrennte und mit einem Zu- beziehungsweise Ablaufanschluss verbundene Kanäle aufweist, mit einem drehbar auf dem Steuerkörper gelagerten und mit einer Welle gekoppelten Rotor, in dem Zylinder bildende Ausnehmungen mit darin gleitend geführten Hubelementen angeordnet sind, und mit einer den Rotor ringförmig
umschließenden Hubeinrichtung, an der sich die Hubelemente mit ihren vom Steuerkörper abgewandt liegenden Enden abstützen, wobei die
zylinderbildenden Ausnehmungen des Rotors zwischen sich unterschiedlich große Winkelsegmente einschließen. Aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2006 037 593 A1 und DE 10 2006 041 395 A1 sind verschiedene
Maßnahmen bekannt, um eine unerwünschte Ausbreitung von Körperschall bei Axialkolbenmaschinen zu reduzieren. Aus dem US Patent 5,35 8,388 ist eine Axialkolbenpumpe mit Zylinderausgängen bekannt, deren Vorderkanten relativ zu einer imaginären Achse zufällig angeordnet sind. Aus der japanischen
Veröffentlichung JP 2004 116 455 A ist eine Radialkolbenmaschine bekannt, bei welcher zur Verbesserung einer Tonalität Zylinderbohrungen und
Zylinderseitenausgänge in Umfangsrichtung in ungleichen Abständen
angeordnet sind.
Offenbarung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, die Tonalität im Betrieb einer fluidischen
Verdrängermaschine mit auf einem Kreis angeordneten
Verdrängerquerschnitten, denen Umsteuerquerschnitte zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt ermöglichen, zu reduzieren.
Die Aufgabe ist bei einer fluidischen Verdrängermaschine mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten, denen Umsteuerquerschnitte
zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der
Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt
ermöglichen, dadurch gelöst, dass die Umsteuerquerschnitte in einem definierten
Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten in Umfangsrichtung nichtperiodisch so versetzt angeordnet sind, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird. Die Umsteuerquerschnitte und Verdrängerquerschnitte sind vorzugsweise auf dem gleichen Kreis angeordnet. Die Verdrängerquerschnitte haben vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, dessen Mittelpunkt auf dem Kreis liegt. Die Umsteuerquerschnitte haben vorzugsweise eine im Wesentlichen nierenförmige Gestalt und stellen Durchtrittskanäle für das Fluid dar. Wegen ihrer nierenförmigen Gestalt werden diese Kanäle auch als Nieren bezeichnet. Jedem Verdrängerquerschnitt ist vorzugsweise genau ein Umsteuerquerschnitt zugeordnet. Der Begriff Umfangsrichtung bezieht sich auf den vorab genannten Kreis, dessen Mittelpunkt vorzugsweise mit einer Drehachse der fluidischen Verdrängermaschine zusammenfällt. Als Variationsbreite wird der Abstand oder das Delta zwischen einem minimalen und einem maximalen Versatz in
Umfangsrichtung bezeichnet. Der Begriff Tonalität steht für eine Bezogenheit aller Töne auf einen Grundton. Durch die erfindungsgemäß versetzte Anordnung der Umsteuerquerschnitte in dem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten kann im Betrieb der fluidischen Verdrängermaschine ein flaches, rauschartiges Geräuschspektrum erreicht werden, welches bereits bei niedrigen Harmonischen wirksam ist. Dabei können besonders vorteilhaft unerwünschte Effekte, wie eine Erhöhung der Modulation, vermieden werden. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die fluidische Verdrängermaschine als Axialkolbenmaschine ausgeführt, wie sie zum Beispiel in den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2006 037 593 A1 und DE 10 2006 041 359 A1 offenbart ist. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen wurde bei
Axialkolbenmaschinen mit der erfindungsgemäßen versetzten Anordnung der Umsteuerquerschnitte in dem definierten Zufallsmuster relativ zu den
Verdrängerquerschnitten sehr gute Ergebnisse erzielt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Zufallsmuster eine Variationsbreite von maximal 6 Grad aufweist. Das bedeutet, dass die versetzte Anordnung eine Winkelausdehnung von plus/minus 3 Grad in Umfangsrichtung aufweisen kann. Durch diese sehr geringe Variationsbreite können ungünstige Auswirkungen der versetzten Anordnung der Umsteuerquerschnitte auf die Funktion und die Lebensdauer der Verdrängermaschine begrenzt werden. So kann mit dem definierten Zufallsmuster zum Beispiel eine ausreichende Stabilität der
Triebwerksdynamik aufrechterhalten werden. Des Weiteren kann ein
unerwünschtes Zylinderabheben vermieden werden. Darüber hinaus werden niederfrequente Torsionsschwingungen einer Antriebswelle oder einer
Abtriebswelle der fluidischen Verdrängermaschine vermieden. Die Gefahr von Kavitation kann ebenfalls gering gehalten werden. Besonders bevorzugt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Versatz von plus/minus 2 Grad, insbesondere von plus/minus 1,5 Grad, in Umfangsrichtung. Das entspricht einer Variationsbreite von 4 Grad, insbesondere 3 Grad.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in einer positiven als auch in einer negativen Richtung jeweils mindestens zwei Verdrängerquerschnitte um mehr als eine Hälfte eines maximalen
Winkelversatzbetrages versetzt angeordnet sind. Als positive Richtung wird zum Beispiel der Uhrzeigersinn definiert. Dann wird als negative Richtung der Gegenuhrzeigersinn definiert. Als maximaler Winkelversatz wird die maximale Winkelausdehnung des Versatzes in Umfangsrichtung aus einer Mittellage bezeichnet. Als Winkelversatzbetrag wird der absolute Betrag des
Winkelversatzes im mathematischen Sinne verstanden. Bei
Verdrängermaschinen mit nur fünf Verdrängern und einem Versatzdelta, das größer als 5 Grad ist, genügt es, wenn mindestens zwei Verdränger in positiver und ein Verdränger in negativer Richtung um mehr als die Hälfte des maximalen
Winkelversatzbetrages von der Mittellage abweicht, oder umgekehrt. Als
Versatzdelta wird die Differenz zwischen einem maximalen Winkelversatz und einem minimalen Winkelversatz bezeichnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer direkten Folge von drei Verdrängern zwei Verdränger das gleiche Vorzeichen und einen Winkelversatzbetrag aufweisen, der größer als der halbe Winkelversatzbetrag ist, wobei der dritte Verdränger ein anderes Vorzeichen oder einen
Winkelversatzbetrag aufweist, der kleiner als der halbe Winkelversatzbetrag ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer direkten Folge von vier Verdrängen mindestens zwei Verdränger unterschiedliche
Vorzeichen und einen Winkelversatzbetrag aufweisen, der größer als der halbe Winkelversatzbetrag ist. Mit dieser Teilfolge wurden bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen an fluidischen
Verdrängermaschinen mit mehr als vier Verdrängern sehr gute Ergebnisse erreicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine fünf Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [-1,1,-1,1,0], [-1,0.5,-0.5,1,0], [0,-0.5,0,1,0.5]. In den eckigen Klammern sind Zahlen ohne Dimension angegeben. Die fünf durch Kommata getrennten Zahlen sind den einzelnen Verdrängern zugeordnet. Die Zahl minus 1 steht zum Beispiel für einen maximalen negativen Winkelversatz. Analog steht die Zahl plus 1 für einen maximalen Winkelversatz in positiver Richtung. Die Zahl Null steht für keinen Winkelversatz. Die Zahl 0,5 steht für einen fünfzigprozentigen Winkelversatz, bezogen auf den maximalen
Winkelversatzbetrag. Die Zahlen in den eckigen Klammern werden als
Versatzfolge bezeichnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine sieben Verdränger mit einer Versatzfolge [0.2,-1,0.25,1,-0.4,-1,1] mal den maximalen Winkelversatzbetrag aufweist. Die Zahl 0,2 steht für einen
zwanzigprozentigen Winkelversatz. Analog stehen die Zahlen 0,25 und 0,4 für fünfundzwanzigprozentigen und einen vierzigprozentigen Winkelversatz. Die positiven oder negativen Vorzeichen stehen für eine Versatzrichtung im
Gegenuhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine neun bis elf Verdränger mit einer Versatzfolge [-1,0.6,1,-1,0.6,-1] als Teilfolge mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist. Der Wert 0,6 bedeutet einen sechzigprozentigen Winkelversatz.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine neun Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [0.6,-1,-1,1,1,-1,0.6,-1,1], [1,0,-1,0.4,1,-0.2,0.2,-1,- 1], [1,0,-1,1,-0.5,0.8,-1,0.5,-1]. Damit konnten bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen gute Ergebnisse erzielt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine elf Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [1,-1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1], [-1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,- 1], [0,1,1,-1,0,-1,1,1,-1,0.6,-1]. Damit konnten bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen gute Ergebnisse erzielt werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der fluidischen Verdrängermaschine sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine mindestens eine der vorab genannten Versatzfolgen oder Teilfolgen in umgekehrter oder spiegelbildlicher Reihenfolge aufweist. Der Begriff spiegelbildlich bezieht sich auf Verschiebungen um die Mittelachse oder Mittellage.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen
Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung von plus/minus dem halben Winkelversatzbetrag zulässig ist. Dadurch werden die vorab beschriebenen Versatzfolgen praktisch um die Hälfte des halben
Winkelversatzbetrages erweitert.
Bei einem Verfahren zum Auslegen und/oder Herstellen einer fluidischen Verdrängermaschine mit auf einem Kreis angeordneten
Verdrängerquerschnitten, denen Umsteuerquerschnitte zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt ermöglichen, insbesondere einer vorab beschriebenen fluidischen Verdrängermaschine, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die
Umsteuerquerschnitte in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den
Verdrängerquerschnitten in Umfangsrichtung nicht periodisch so versetzt angeordnet werden, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird. Dabei werden je nach Anzahl die vorab beschriebenen Versatzfolgen verwendet. Bei einer größeren Anzahl von Verdrängen kann eine der vorab beschriebenen
Versatzfolgen auch als Teilfolge verwendet werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, dass für eine Verdrängermaschine mit einer Anzahl von N gleich zwei hoch n minus 1 Verdrängern eine Maximalfolge zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird. Eine Maximalfolge oder Folge maximaler Länge wird im englischen auch als Maximum Length Sequence bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine pseudozufällige, binäre Folge, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Darstellung des definierten
Zufallsmusters verwendet wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass für eine Verdrängermaschine mit einer Anzahl von N ungleich zwei hoch n minus 1 Verdrängern eine Maximalfolge als Teilfolge zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird. Damit konnten bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen gute Ergebnisse erzielt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und mindestens einer vorab beschriebenen fluidischen Verdrängermaschine, die insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren ausgelegt und/oder hergestellt worden ist. Durch die
erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Tonalität der fluidischen
Verdrängermaschine besonders vorteilhaft an die Geräuschcharakteristik eines Verbrennungsmotors angenähert werden. Dadurch kann eine unerwünschte Geräuschentwicklung durch die Verdrängermaschine im Betrieb des
Hydraulikhybridantriebsstrangs reduziert oder ganz unterbunden werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydraulikhybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen fluidischen Verdrängermaschine;
Figur 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße fluidische
Verdrängermaschine; Figur 3 ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einem
Schalldruckpegelverlauf eines Hydrostaten mit neuen Verdrängern als
Ordnungsspektrum dargestellt;
Figur 4 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem drei Versatzfolgen für fünf Verdränger grafisch dargestellt sind;
Figur 5 eine ähnliche Darstellung wie in Figur vier mit einer Versatzfolge für sieben Verdränger;
Figur 6 eine grafische Darstellung von drei Versatzfolgen für neun Verdränger; Figur 7 eine grafische Darstellung von drei Versatzfolgen für elf Verdränger und Figur 8 eine grafische Darstellung einer Versatzfolge für sieben Verdränger. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der beiliegenden Figur 1 ist ein Hydraulikhybridantriebsstrang 1 eines
Kraftfahrzeugs mit einem angetriebenen Rad 2 vereinfacht dargestellt. Das angetriebene Rad 2 ist zum Beispiel über ein Differenzial 3 antriebsmäßig an den Hydraulikhybridantriebsstrang 1 angebunden. Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst einen primären Antrieb 4, der zum Beispiel eine Brennkraftmaschine 6 aufweist, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Das Rad 2 kann alleine durch den primären Antrieb 4 angetrieben werden.
Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst des Weiteren einen sekundären Antrieb 10. Der sekundäre Antrieb 10 umfasst eine erste Hydraulikmaschine 1 1 und eine zweite Hydraulikmaschine 12. Die beiden Hydraulikmaschinen 1 1 und 12 sind eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden. Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher 14 mit
Hydraulikmedium, das mit Niederdruck beaufschlagt ist.
Ausgangsseitig sind die Hydraulikmaschinen 1 1 und 12 hydraulisch mit einer Hochdruckseite 16 verbunden. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen
Hochdruckspeicher 17 mit Hydraulikmedium, das mit Hochdruck beaufschlagt ist. Durch insgesamt sechs Rechtecke 18 sind Ventileinrichtungen bezeichnet, die in bekannter Art und Weise den Betrieb des sekundären Antriebs 10 mit den beiden Hydraulikmaschinen 1 1 und 12 ermöglichen. Ein Getriebe 20 ist zwischen den primären Antrieb 4 und den sekundären Antrieb
10 geschaltet. Das Getriebe 20 ist als Planetengetriebe mit einem Hohlrad 30, einem Sonnenrad 32 und Planetenrädern 34 ausgeführt. Die Planetenräder 34 sind an einem Planetenträger 35 drehbar angebracht. Eine erste Welle 21 ist über eine Zahnradstufe drehfest mit dem Planetenträger
35 verbunden. Die erste Welle 21 ist an ihrem in der Figur 1 rechten Ende über eine weitere Zahnradstufe drehfest mit dem Differenzial 3 verbunden.
Eine zweite Welle 22 ist drehfest mit dem Hohlrad 30 des Planetengetriebes 20 verbunden. Die zweite Welle 22 ist antriebsmäßig mit dem primären Antrieb 4 verbindbar. Eine dritte Welle 23 ist drehfest mit dem Sonnenrad 32 des
Planetengetriebes 20 verbunden.
Eine Kupplungs- und/oder Synchronisiereinrichtung 27 ist auf der Abtriebsseite antriebsmäßig zwischen die zweite Hydraulikmaschine 12 des sekundären Antriebs 10 und das Differenzial 3 mit dem angetriebenen Rad 2 geschaltet. Dabei können zur Darstellung von Zusatzfunktionen, wie zum Beispiel einem Rückwärtsgang, weitere Getriebestufen zwischen die Kupplungs- und/oder Synchronisiereinrichtung 27 und das Differenzial 3 geschaltet sein.
Bei dem Hydraulikhybridantriebsstrang 1 handelt es sich um einen mechanischhydraulisch leistungsverzweigten Antriebsstrang. Je nach Betriebspunkt kann die Leistung des Hydraulikhybridantriebsstrangs 1 über den auch als mechanischen Antrieb bezeichneten primären Antrieb 4 oder über den auch als hydraulischen Antrieb bezeichneten sekundären Antrieb 10 geführt werden. Darüber hinaus kann die Leistung auch gleichzeitig über die beiden Antriebe 4, 10
beziehungsweise Systemzweige geführt werden. Es können Betriebszustände eintreten, in denen einzelne Systemteile inaktiv sind oder deaktiviert werden müssen. Die in Figur 1 nur symbolisch dargestellten Hydraulikmaschinen 1 1 und 12 werden auch als Hydrostaten bezeichnet und sind vorzugsweise als
Axialkolbenmaschinen ausgeführt. Der Aufbau und die Funktion von
Axialkolbenmaschinen sind zum Beispiel in den deutschen Offenlegungsschrift in DE 10 2006 037 593 A1 und DE 10 2006 041 359 A1 beschrieben.
In Figur 2 ist ein als Axialkolbenmaschine ausgeführter Hydrostat in einem Querschnitt durch einen Zylinder 40 dargestellt. Der Zylinder 40 umfasst insgesamt neun Kolbenbohrungen 41 bis 49, die zur Führung von (nicht dargestellten) Kolben in axialer Richtung dienen. Die axiale Richtung verläuft in
Figur 2 senkrecht zur Zeichenebene.
Jede Kolbenbohrung 41 bis 49 stellt einen kreisrunden Verdrängerquerschnitt 50 dar. Die Mittelpunkte der kreisrunden Verdrängerquerschnitte 50 sind auf einem Kreis 52 angeordnet und in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet. Jedem Verdrängerquerschnitt 50 ist eine Umsteuerniere 53 zugeordnet, die einen Durchtritt von Fluid aus einem Saugbereich in die jeweils zugeordnete Kolbenbohrung beziehungsweise aus der jeweils zugeordneten Kolbenbohrung in einen Druckbereich der Verdrängungsmaschine ermöglicht.
Die Hälfte der Umsteuerquerschnitte 55 und Verdrängerquerschnitte 50 ist dem Druckbereich zugeordnet, der auch als Druckniere bezeichnet wird. Die andere Hälfte der Umsteuerquerschnitte 55 und Verdrängerquerschnitte 50 ist dem Saugbereich zugeordnet, der auch als Saugniere bezeichnet wird. Die
Druckniere und die Saugniere sind zum Beispiel in einer (nicht dargestellten) ortsfesten Steuerplatte vorgesehen.
In Figur 2 ist durch einen Pfeil 56 angedeutet, dass sich der Zylinder 40 im Betrieb der Verdrängermaschine im Uhrzeigersinn dreht. Durch einen Doppelpfeil 57 ist ein Teilungswinkel zwischen den Kolbenbohrungen 41 und 42 bezeichnet.
Die Teilungswinkel zwischen den Kolbenbohrungen 41 bis 49 sind gleich. Durch die Zylinderrotration werden die Verdrängerräume 50 über die
Umsteuerquerschnitte 55 wechselweise mit der Druck- beziehungsweise
Saugniere kommutiert. Durch Pfeile 58 und 59 ist jeweils ein Winkelversatz angedeutet, um den die Umsteuerquerschnitte 55 gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung relativ zu dem jeweils zugehörigen Verdrängerquerschnitt 50 in Umfangsrichtung versetzt sind. Die versetzte Anordnung der Umsteuerquerschnitte 55 relativ zu den Verdrängerquerschnitten 50 wird wegen der im Wesentlichen nierenformigen Gestalt der Umsteuerquerschnitte 55 im englischen auch als„kidney-shifting" bezeichnet. Der relative Versatz der Umsteuerquerschnitte 55 in einem definierten Zufallsmuster erzeugt eine zeitlich nicht-periodische Kommutierung zu der Druck- beziehungsweise Saugniere.
Die Umsteuerquerschnitte 55 können aus ihrer durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Mittellage 60 entweder im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 59 in Figur 2 angedeutet ist, oder im Gegenuhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 58 in Figur 2 angedeutet ist, in Umfangsrichtung versetzt angeordnet werden.
Die versetzte Anordnung der Umsteuerquerschnitte relativ zu den
Verdrängerquerschnitten wird gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung so ausgeführt, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine reduziert wird. In Figur 3 sind in einem kartesischen Koordinatendiagramm auf einer x- Achse die Hydrostatordnungen in ganzen Zahlen von 0 bis 99 aufgetragen. Der Begriff Ordnung bezieht sich auf das Vielfache der Drehfrequenz. Auf der y- Achse ist in Figur 3 ein Schalldruckpegel in Dezibel aufgetragen. Die y-Achse ist in Stufen von fünf Dezibel unterteilt.
Durch punktierte Linien 63 mit einem Punkt 64 am Ende sind in Figur 3
Referenzwerte ohne kidney-shifting dargestellt. Im Vergleich dazu ist ein
Schalldruckpegelverlauf 65 mit kidney-shifting dargestellt. Ohne kidney-shifting sind die Umsteuerquerschnitte gleichmäßig periodisch verteilt. In Figur 3 sieht man, dass ohne kidney-shifting nur die Vielfachen der Grundordnung auftreten, die durch die Zahl der Verdränger festgelegt ist. Im dargestellten Beispiel hat die untersuchte fluidische Verdrängermaschine neun Verdränger.
Als Verdränger werden zum Beispiel die axial bewegbaren Kolben der
Axialkolbenmaschine bezeichnet. Bereits durch eine geringe Variation der Teilung der Umsteuerquerschnitte um wenige Grad kann, wie man in Figur 3 sieht, die siebenundzwanzigste Ordnung um drei, die sechsunddreißigste Ordnung um fünf Dezibel reduziert werden. Ab der fünfundvierzigsten Ordnung liegen die Kolbenfrequenzen in derselben Größenordnung wie die
Nebenharmonischen. Dies kommt einem rauschartigen Spektrum sehr nah, so dass die Tonalität, insbesondere bei Überlagerung mit anderen Geräuschquellen, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine beziehungsweise einem
Verbrennungsmotor, deutlich unauffälliger und damit angenehmer
wahrgenommen wird. Das kidney-shifting wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet, um ein definiertes Zufallsmuster zu erzeugen, wie die Umsteuerquerschnitte besonders vorteilhaft relativ zu den Verdrängerquerschnitten in Umfangsrichtung nicht periodisch so versetzt angeordnet werden können, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird. Ein derartiges Zufallsmuster wird auch als kidney-shifting
Muster bezeichnet. Im Folgenden wird die Nomenklatur zu den nachfolgenden allgemeinen Regeln und speziellen, vorteilhaften Folgen aus der
erfindungsgemäßen Optimierung erläutert. Nomenklatur:
N Einzel-Ereignisse innerhalb einer Perioder (entspricht Anzahl
Verdränger)
Teilungswinkel Winkel zwischen zwei Kolbenbohrungen bei gleichverteilter Anordnung (3607N)
KS Kidney-Shifting-Winkel (Verschiebung der Zylinderniere von der
Mittellage entgegen der Drehrichtung gegenüber der Kolbenbohrung)
KS-grenze untere bzw. obere Grenze des größten
Figure imgf000013_0001
auftretenden KS-winkels
Figure imgf000013_0002
KS-breite obere KS-grenze minus untere KS-grenze
Allgemeine Festlegungen:
Die Mittellage wird so festgelegt, dass gilt
Figure imgf000013_0003
. Üblicherweise stimmt die Mittellage mit der Bohrungsachse überein.
Aufgrund der Periodizität kann das Muster nach dem letzten Verdränger beim ersten wieder fortgesetzt werden:
Figure imgf000013_0004
• Es versteht sich, dass die beschriebenen Muster bzw. Teilfolgen auch in umgekehrter Anordnung sowie in
Figure imgf000014_0001
spiegelbildlicher Anordnung der Verschiebungen um die Mittelachse
ohne Nachteile hinsichtlich der Wirksamkeit ausführen
Figure imgf000014_0003
lassen. Auf eine Beschreibung der entsprechenden modifizierten
Mustervarianten
Figure imgf000014_0005
zu der ursprünglichen Anordnung
Figure imgf000014_0004
wird daher verzichtet.
• Robustheitsuntersuchungen haben gezeigt, dass die Musterfolgen auch bei Abweichungen noch eine gute bis sehr gute Wirksamkeit aufzeigen. Daher sind in den erfindungsgemäßen Musterfolgen auch Varianten innerhalb einer bestimmten Toleranzabweichung beinhaltet, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es können Einzelabweichungen von
Figure imgf000014_0006
und eine mittlere Abweichung von
Figure imgf000014_0007
innerhalb der dargelegten
(Teil-)Folge zugelassen werden ohne die erfindungsgemäße Wirksamkeit zu reduzieren.
Allgemeine Regeln für das Vorteilhafte Ausgestaltungen für das Kidney Shifting
1 . Von allen Verdrängern werden die Verschiebungen so ausgewählt, dass sowohl in pos. als auch in neg. Richtung je mind. 2 Verdränger um mehr als die Hälfte des max. KS-Betrages von der Mittellage abweichen. Die Position und
Reihenfolge von i, j, k, I innerhalb der Gesamtfolge ist unerheblich.
Figure imgf000014_0010
Figure imgf000014_0008
Bei Einheiten mit nur 5 Verdrängern und
Figure imgf000014_0009
genügt es, wenn mind. 2 Verdränger i,j in pos., und ein Verdränger k in neg. Richtung um mehr als die Hälfte des max. KS-Betrages von der Mittellage abweicht (bzw. umgekehrt).
Figure imgf000014_0011
Figure imgf000014_0002
2. Wird innerhalb einer direkten Folge von 3 Verdrängern i,j,k folgende
Konstellation gewählt: 2 Verdrängern i, j mit gleichem Vorzeichen und großer Amplitude, so muss der dritte Verdränger k eine kleine Amplitude oder ein anderes Vorzeichen aufweisen. Die Reihenfolge von i,j,k innerhalb der 3er- Folge ist unerheblich.
Figure imgf000014_0012
muss gelten
Figure imgf000014_0013
3. Innerhalb einer direkten Folge von 4 Verdrängern i,j,k,l muss mindestens für einen Verdränger gelten
Figure imgf000014_0014
und für mindestens einen Verdränger
Figure imgf000015_0002
. D h es muss mindestens zwei Verdränger i und j mit großer Amplitude und unterschiedlichem Vorzeichen geben. Die Reihenfolge von i,j,k,l innerhalb der 4er Folge ist unerheblich. Spezielle, vorteilhafte Folgen (aus der Optimierung): 4. Für N=5: Die Folge lautet
Figure imgf000015_0003
, wobei für jedes
Figure imgf000015_0004
eine
Abweichung von
Figure imgf000015_0006
noch im Rahmen der Erfindung liegt.
5. Für N=5: die Folge lautet
Figure imgf000015_0007
, wobei für jedes
Figure imgf000015_0005
eine
Abweichung von
Figure imgf000015_0008
noch im Rahmen der Erfindung liegt.
6. Für N=5: die Folge lautet
Figure imgf000015_0009
, wobei auch hier für jedes
Figure imgf000015_0012
eine Abweichung von
Figure imgf000015_0010
noch im Rahmen der Erfindung liegt.
7. Für N=7: Die Folge lautet
Figure imgf000015_0011
, wobei für jedes
Figure imgf000015_0013
eine
Abweichung von
Figure imgf000015_0014
noch im Rahmen der Erfindung liegt. Speziell für zeigte die Robustheitsuntersuchung ein besonders breites Toleranzfeld mit
Figure imgf000015_0015
8. Für N=9-1 1 : Die Folge enthält eine Teilfolge
Figure imgf000015_0016
, wobei für jedes
Figure imgf000015_0035
eine Abweichung von
Figure imgf000015_0017
noch im Rahmen der Erfindung liegt. 9. Für N=9: Die Folge lautet
Figure imgf000015_0018
, wobei fur jedes
Figure imgf000015_0025
eine Abweichung von
Figure imgf000015_0019
noch im Rahmen der Erfindung liegt.
10. Für N=9: Die Folge lautet
Figure imgf000015_0020
, wobei für jedes
Figure imgf000015_0026
eine Abweichung von
Figure imgf000015_0001
noch im Rahmen der Erfindung liegt.
1 1. Für N=9: Die Folge lautet , wobei für jedes
Figure imgf000015_0021
Figure imgf000015_0027
eine Abweichung von
Figure imgf000015_0022
noch im Rahmen der Erfindung liegt.
12. Für N=1 1 : Die Folge lautet
Figure imgf000015_0023
, wobei für jedes
Figure imgf000015_0028
eine Abweichung von
Figure imgf000015_0024
noch im Rahmen der Erfindung liegt.
13. Für N=1 1 : Die Folge lautet
Figure imgf000015_0029
, wobei für jedes
Figure imgf000015_0034
eine Abweichung von
Figure imgf000015_0030
noch im Rahmen der Erfindung liegt.
14. Für N=1 1 : Die Folge lautet
Figure imgf000015_0031
, wobei für jedes
Figure imgf000015_0033
eine Abweichung von
Figure imgf000015_0032
noch im Rahmen der Erfindung liegt. 15. Verwendung einer der o.g. Folgen als Teilfolge in Anwendungen mit größerer Anzahl N.
16. Verwendung einer Maximum Length Sequence als Folge in hydrostatischen
Anwendungen mit einer Anzahl Verdränger
Figure imgf000016_0002
. Insbesondere lautet für Ν = 7 die Folge
Figure imgf000016_0001
17. Verwendung einer Maximum Length Sequence als Teilfolge in Anwendungen mit größerer Anzahl Ν für
Figure imgf000016_0003
In den Figuren 3 bis 8 sind zu den vorab beschriebenen allgemeinen Regeln 4 bis 7, 9 bis 14 und 16 die zugehörigen Folgen, die auch als Versatzfolgen bezeichnet werden, grafisch mithilfe von kartesischen Koordinatendiagrammen dargestellt.
Auf der x-Achse der Koordinatendiagramme sind die Verdrängernummern aufgetragen. Auf der y-Achse der Koordinatendiagramme ist der Versatz beziehungsweise das kidney-shifting dimensionslos aufgetragen. Dabei steht plus eins für einen maximalen positiven Versatz und minus eins für einen maximalen negativen Versatz. Die null bedeutet, dass kein Versatz
beziehungsweise kein kidney-shifting auftritt.
In Figur 4 sind Folgen 74 bis 76 zu den allgemeinen Regeln 4 bis 6 für eine Verdrängermaschine mit fünf Verdrängern grafisch dargestellt.
In Figur 5 ist eine Versatzfolge 77 zu der allgemeinen Regel 7 mit sieben Kolben oder Verdrängern grafisch dargestellt.
In Figur 6 sind Versatzfolgen 79 bis 81 zu den Regeln 9 bis 1 1 für eine
Verdrängermaschine mit neun Verdrängern grafisch dargestellt.
In Figur 7 sind Versatzfolgen 82 bis 84 zu den allgemeinen Regeln 12 bis 14 für eine Verdrängermaschine mit elf Kolben grafisch dargestellt.
In Figur 8 ist eine Versatzfolge 85 zu Regel 16 für eine Verdrängermaschine mit sieben Verdrängern grafisch dargestellt.

Claims

Ansprüche
1. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) mit auf einem Kreis (52)
angeordneten Verdrängerquerschnitten (50), denen Umsteuerquerschnitte (55) zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt (55) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsteuerquerschnitte (55) in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten (50) in Umfangsrichtung nicht-periodisch so versetzt angeordnet sind, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine (11,12) bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird.
2. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das definierte Zufallsmuster eine Variationsbreite von maximal 6 Grad aufweist.
3. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in einer positiven als auch in einer negativen Richtung jeweils mindestens zwei
Verdrängerquerschnitte (50) um mehr als eine Hälfte eines maximalen Winkelversatzbetrages versetzt angeordnet sind.
4. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer direkten Folge von drei Verdrängern zwei Verdränger das gleiche Vorzeichen und einen Winkelversatzbetrag aufweisen, der größer als der halbe Winkelversatzbetrag ist, wobei der dritte Verdränger ein anderes Vorzeichen oder einen
Winkelversatzbetrag aufweist, der kleiner als der halbe Winkelversatzbetrag ist.
5. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer direkten Folge von vier Verdrängen mindestens zwei Verdränger unterschiedliche
Vorzeichen und einen Winkelversatzbetrag aufweisen, der größer als der halbe Winkelversatzbetrag ist.
6. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11,12) fünf Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist: [-1,1,-1,1,0], [-1,0.5,-0.5, 1,0], [0,-0.5,0, 1,0.5].
7. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11,12) sieben Verdränger mit einer Versatzfolge [0.2,-1,0.25,1,-0.4,-1,1] mal den maximalen Winkelversatzbetrag aufweist.
8. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11,12) neun bis elf Verdränger mit einer Teilfolge [-1,0.6,1,-1,0.6,-1] mal dem maximalen Winkelversatzbetrag aufweist.
9. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11,12) neun Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen
Winkelversatzbetrag aufweist: [0.6,-1,-1,1,1,-1,0.6,-1,1], [1,0,-1,0.4,1,- 0.2,0.2,-1,-1], [1,0,-1,1,-0.5,0.8,-1,0.5,-1].
10. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11,12) elf Verdränger mit einer der folgenden Versatzfolgen mal dem maximalen
Winkelversatzbetrag aufweist: [1,-1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1], [-1,1,1,1,-1,-1,1,1,- 1,1,-1], [0,1,1,-1,0,-1,1,1,-1,0.6,-1].
11. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11,12) mindestens eine der vorab genannten Versatzfolgen oder Teilfolgen in umgekehrter Reihenfolge aufweist.
12. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschine (11,12) mindestens eine der vorab genannten Versatzfolgen oder Teilfolgen mit umgekehrtem Vorzeichen aufweist.
13. Fluidische Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung von plus/minus dem halben Winkelversatzbetrag zulässig ist.
14. Verfahren zum Auslegen und/oder Herstellen einer fluidischen
Verdrängungsmaschine (11,12) mit auf einem Kreis angeordneten Verdrängerquerschnitten (50), denen Umsteuerquerschnitte (55) zugeordnet sind, die den Durchtritt von Fluid zwischen einem der Verdrängerquerschnitte (50) und dem zugeordneten Umsteuerquerschnitt (55) ermöglichen, insbesondere einer fluidischen Verdrängermaschine (11,12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Umsteuerquerschnitte (55) in einem definierten Zufallsmuster relativ zu den Verdrängerquerschnitten (50) in Umfangsrichtung nicht periodisch so versetzt angeordnet werden, dass eine Tonalität im Betrieb der Verdrängermaschine (11,12) bei einer relativ geringen Variationsbreite wirksam reduziert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für eine
Verdrängermaschine (11,12) mit einer Anzahl von N gleich zwei hoch n minus 1 Verdrängern eine Maximalfolge zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für eine
Verdrängermaschine (11,12) mit einer Anzahl von N ungleich zwei hoch n minus 1 Verdrängern eine Maximalfolge als Teilfolge zur Darstellung des definierten Zufallsmusters verwendet wird.
17. Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine (6) und
mindestens einer fluidischen Verdrängermaschine (11,12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16 ausgelegt und/oder hergestellt worden ist.
PCT/EP2015/057070 2014-04-16 2015-03-31 Fluidische verdrängermaschine WO2015158545A1 (de)

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WO (1) WO2015158545A1 (de)

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