Titel

Hydrospeichereinrichtung Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Hydrospeichereinrichtung mit mindestens einem Gehäuse, das ein Gasvolumen und ein Flüssigkeitsvolumen umfasst, und mit mindestens einem Anschluss für das Gas oder die Flüssigkeit. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Hydrospeichereinrichtung. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen mobilen Hydraulikantrieb mit einer derartigen Hydrospeichereinrichtung, die insbesondere gemäß einem derartigen Verfahren betrieben wird. In Hydraulikhybridfahrzeugen werden Hydrospeicher, die auch als hydropneuma- tische Speicher bezeichnet werden, verwendet, um hydraulische Energie zu speichern. Je nach Gestalt des Gehäuses der Hydrospeichereinrichtung und in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums kann sich im Betrieb der Hydrospeichereinrichtung in dem Gasvolumen und/oder dem Flüssigkeitsvolu- men eine unerwünschte Temperaturverteilung ergeben.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Temperaturverteilung in Hydrospeichereinrich- tungen mit mindestens einem Gehäuse, das ein Gasvolumen und ein Flüssigkeitsvolumen umfasst, und mit mindestens einem Anschluss für Gas oder Flüssigkeit, zu homogenisieren.

Die Aufgabe ist bei einer Hydrospeichereinrichtung mit mindestens einem Ge- häuse, das ein Gasvolumen und ein Flüssigkeitsvolumen umfasst, und mit mindestens einem Anschluss für Gas oder Flüssigkeit, dadurch gelöst, dass der An- schluss mit einer Strömungsveränderungsgeometrie versehen ist, die ein

Durchmischen und/oder Verwirbeln des dem Anschluss zugeordneten Gasvolumens oder Flüssigkeitsvolumens bewirkt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass es bei einem liegenden Einbau von Hydrospei- chereinrichtungen in Kraftfahrzeugen zu einer Schichtenbildung in dem Gasvolumen und/oder dem Flüssigkeitsvolumen kommen kann, wenn Fluid nachströmt. Diese Schichtenbildung führt zu einer unerwünschten Temperaturverteilung. Die unerwünschte Temperaturverteilung in dem Gasvolumen und/oder dem Flüssigkeitsvolumen führt zum Beispiel dazu, dass Temperaturmessungen verfälscht werden. Durch die erfindungsgemäße Strömungsveränderungsgeometrie wird in dem Gehäuse vorhandenes Fluid durch einströmendes oder nachströmendes Fluid vermischt oder verwirbelt. Dadurch kann die Temperaturverteilung in dem Gasvolumen und/oder Flüssigkeitsvolumen auf einfache Art und Weise im Betrieb der Hydrospeichereinrichtung homogenisiert werden. Die Hydrospeicherein- richtung mit dem Gasvolumen und dem Flüssigkeitsvolumen wird auch als hyd- ropneumatischer Speicher oder Druckspeicher bezeichnet. Zur Trennung des Gasvolumens von dem Flüssigkeitsvolumen ist in dem Gehäuse vorzugsweise ein Trennmedium, zum Beispiel in Form eines Kolbens, einer Membran oder einer Blase, vorgesehen. Demzufolge wird die Hydrospeichereinrichtung auch als Kolbenspeicher, Membranspeicher oder Blasenspeicher bezeichnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrospeichereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsveränderungsgeometrie als Drall erzeugende Geometrie ausgeführt ist. Durch die Drall erzeugende Geometrie wird ein Drehimpuls in dem einströmenden oder nachströmenden Fluid erzeugt. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine besonders effektive Durchmischung oder Verwirbelung des Fluids erreicht werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrospeichereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsveränderungsgeometrie einen schräg verlaufenden Einströmkanal umfasst. Der Einströmkanal verläuft vorzugsweise in dem Anschluss nicht senkrecht zu dem Gehäuse der Hydrospeichereinrichtung, sondern schräg dazu. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrospeichereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmkanal schräg zu einer Haupterstre- ckungsrichtung des dem Anschluss zugeordneten Gasvolumens oder Flüssigkeitsvolumens verläuft. Ein Winkel zwischen einer Längsachse des Einströmkanals und der Haupterstreckungsrichtung des dem Anschluss zugeordneten Fluid- volumens beträgt vorzugsweise zwischen zehn und vierzig Grad.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrospeichereinnchtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsveränderungsgeometrie mehrere schräg verlaufende Einströmkanäle umfasst. Die Einströmkanäle sind, in ihrem Mündungsquerschnitt betrachtet, vorzugsweise auf einem Teilkreis gleichmäßig verteilt angeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrospeichereinnchtung ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Flüssigkeitsvolumen ein Anschluss mit der Strömungsveränderungsgeometrie zugeordnet ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass das Flüssigkeitsvolumen immer dann durchmischt beziehungsweise verwirbelt wird, wenn Flüssigkeit, insbesondere Hydrauliköl, aus einem Hydrauliksystem über den Anschluss in das Flüssigkeitsvolumen der Hydrospeichereinnchtung nachströmt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrospeichereinnchtung ist dadurch gekennzeichnet, dass einem dem Gasvolumen nachgeschalteteten Gasnachschaltvolumen ein Anschluss mit der Strömungsveränderungsgeometrie zugeordnet ist. Das Gasnachschaltvolumen ist, vorzugsweise in einem zweiten Gehäuse, an einer anderen Stelle in dem Kraftfahrzeug angeordnet. Die Verbindung zwischen dem Gasvolumen und dem Gasnachschaltvolumen umfasst vorzugsweise eine druckfeste Gasleitung, die mit Hilfe entsprechender Anschlüsse an die beiden Gehäuse angeschlossen ist. Vorteilhaft sind beide Anschlüsse mit der erfindungsgemäßen Strömungsveränderungsgeometrie ausgestattet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrospeichereinnchtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrospeichereinnchtung als Kolbenspeicher, als Blasenspeicher oder als Membranspeicher ausgeführt ist. Die Hydrospeichereinnchtung umfasst bauraumbedingt vorzugsweise mehrere röhrenartige Gehäuse. Bei einem Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Hydrospei- chereinrichtung ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass in die oder innerhalb der Hydrospeichereinrichtung strömendes Fluid durch die Strömungsveränderungsgeometrie vermischt und/oder verwirbelt wird. Dadurch kann die Temperaturverteilung des Fluids in dem Gehäuse der Hydrospeichereinrichtung auf einfache Art und Weise homogenisiert werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen mobilen Hydraulikantrieb mit einer vorab beschriebenen Hydrospeichereinrichtung, die insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren betrieben wird. Der mobile Hydraulikantrieb ist vorzugsweise Teil eines Hydraulikhybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, das mit mindestens einer erfindungsgemäßen Hydrospeichereinrichtung ausgestattet ist.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Anschluss für eine vorab beschriebene Hydrospeichereinrichtung mit einer Strömungsveränderungsgeometrie.

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 einer erfindungsgemäßen Hydrospeichereinrichtung im Längsschnitt;

Figur 2 einen Teilschnitt durch einen Anschlusskörper mit einem herkömmlichen Einströmkanal und

Figur 3 den gleichen Teilschnitt wie in Figur 2 mit einem schräg verlaufenden Einströmkanal. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist eine Hydrospeichereinrichtung 1 stark vereinfacht dargestellt. Die Hydrospeichereinrichtung 1 umfasst ein druckfestes Gehäuse 4, in welchem ein Trennmedium angeordnet ist, das in dem Gehäuse 4 ein Gasvolumen 8 von einem Flüssigkeitsvolumen 10 trennt. Durch das Trennmedium wird die Aufnahme von unterschiedlich großen Flüssigkeitsvolumina 10 ermöglicht. Bei der Flüssigkeit handelt es sich um ein im Wesentlichen inkompressibles Medium, wie Hyd- rauliköl. Bei dem Gas handelt es sich um ein kompressibles Medium, wie Stickstoff.

Das Gehäuse 4 ist im Wesentlichen rohrartig mit einer Längsrichtung oder Haupterstreckungsrichtung 14 ausgeführt. Über einen Anschluss 18 gelangt Flüssigkeit, insbesondere Hydrauliköl, in das Flüssigkeitsvolumen 10 hinein und aus dem Flüssigkeitsvolumen 10 heraus. Der Anschluss 18 ist an dem in Figur 1 linken Ende des Gehäuses 4 angebracht. Über den Anschluss 18 wird eine (nicht dargestellte) Flüssigkeitsleitung an das Gehäuse 4 angeschlossen.

An das Gehäuse 4 ist durch eine Leitung 20 ein zweites Gehäuse 25 angeschlossen. Das zweite Gehäuse 25 weist die gleiche Haupterstreckungsrichtung 14 wie das Gehäuse 4 auf. Das zweite Gehäuse 25 begrenzt ein Gasnachschalt- volumen 26, das dem Gasvolumen 8 über die Leitung 20 nachgeschaltet ist. Ü- ber die Leitung 20 kommunizieren die beiden Gasvolumina 8 und 26 miteinander.

Die Leitung 20 ist über einen Anschluss 21 an das in Figur 1 rechte Ende des Gehäuses 4 angeschlossen. Über einen Anschluss 22 ist die Leitung 20, die als druckfeste Gasleitung ausgeführt ist, an das in Figur 1 linke Ende des zweiten Gehäuses 25 angeschlossen.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die Anschlüsse 18 und 22 mit einer speziellen Strömungsveränderungsgeometrie ausgestattet, durch welche Fluid, das über die Anschlüsse 18, 22 in das zugehörige Fluidvolumen 10, 26 einströmt beziehungsweise nachströmt, mit einem Drehimpuls oder Drall versehen wird. Somit kann das einströmende oder nachströmende Fluid auf einfache Art und Weise dazu verwendet werden, das in dem jeweiligen Volumen 10, 26 vorhandene Fluid zu durchmischen. Dadurch kann im Betrieb der Hydrospeichereinrich- tung 1 auf einfache Art und Weise eine homogene Temperaturverteilung aufrechterhalten werden.

In Figur 2 ist ein Anschlusskörper 30 dargestellt, der zum Beispiel zu dem An- schluss 21 in Figur 1 gehört. Der Anschlusskörper 30 umfasst einen Einströmkanal 34, über den Gas aus dem Gasvolumen 8 in die Leitung 20 einströmt, wie durch einen Pfeil 35 angedeutet ist. Der Einströmkanal 34 ist zum Beispiel als Bohrung ausgeführt und erstreckt sich in der Haupterstreckungsrichtung 14.

In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßer Anschlusskörper 40 dargestellt, der zum Beispiel zu dem Anschluss 18 oder dem Anschluss 22 in Figur 1 gehört. Der Anschlusskörper 40 umfasst einen Einströmkanal 44, der im Unterschied zu dem Einströmkanal 34 in Figur 2 schräg zur Haupterstreckungsrichtung 14 verläuft. Durch einen Pfeil 45 ist einströmendes Medium angeordnet, das in ein dem Anschlusskörper 40 nachgeschaltetes Fluidvolumen nachströmt. Ein Winkel 46 zwischen der Haupterstreckungsrichtung 14 und dem Pfeil 45 beträgt etwa zwanzig Grad.

Über den schräg verlaufenden Einströmkanal 44 kann das Fluid in dem nachgeschalteten Fluidvolumen auf einfache Art und Weise vermischt oder verwirbelt werden. Vorzugsweise sind mehrere Einströmkanäle 44, zum Beispiel in Form von Bohrungen, mit ihren Mündungen in das Gehäuse 4, 25 gleichmäßig auf einem Teilkreis verteilt angeordnet. Dadurch wird die Drallerzeugung in beziehungsweise mit dem einströmenden oder nachströmenden Fluid verbessert.