DE102013220094A1

DE102013220094A1 - piston accumulators

Info

Publication number: DE102013220094A1
Application number: DE102013220094.3A
Authority: DE
Inventors: Brian Kane
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2015-04-02
Also published as: WO2015049359A1

Abstract

Hydropneumatischer Kolbenspeicher (1) zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, umfassend einen Gasraum (3) zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum (3), einen Hydraulikraum (2) zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, einen beweglichen Kolben (6) zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum (3), einen Zylinder (5) mit einer inneren Lagerfläche (4) an dem der Kolben (6) gelagert ist, wobei die innere Lagerfläche (4) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von Keramik und/oder von einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, begrenzt ist.Hydro-pneumatic piston accumulator (1) for storing energy by means of compression of a gas, comprising a gas space (3) for receiving the gas to be compressed in the gas space (3), a hydraulic space (2) for receiving hydraulic fluid, a movable piston (6) for compression and expansion of the gas in the gas space (3), a cylinder (5) with an inner bearing surface (4) on which the piston (6) is mounted, wherein the inner bearing surface (4) at least partially, in particular completely, of plastic and / or of ceramic and / or of a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic is limited.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenspeichers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11 und ein hydraulisches Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.The present invention relates to a piston accumulator according to the preamble of claim 1, a method for producing a piston accumulator according to the preamble of claim 11 and a hydraulic hybrid system according to the preamble of claim 15.

Stand der TechnikState of the art

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.In motor vehicles 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 can be used by the hydraulic motor in the hydropneumatic accumulator hydraulic energy in the hydropneumatic accumulator into mechanical energy to drive the motor vehicle by means of the hydraulic fluid. The hydraulic fluid serves to transmit pressure to the gas to be compressed in the hydropneumatic accumulator.

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.As hydropneumatic accumulators for storing hydraulic energy, i. H. a hydraulic fluid under an increased pressure, for example, piston accumulator or gas spring accumulator with a piston are known. 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 chamber, the gas is compressed in a gas space, i. 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.

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. From the EP 2 058 527 A2 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.

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.The 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.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Erfindungsgemäßer hydropneumatischer Kolbenspeicher zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, umfassend einen Gasraum zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum, einen Hydraulikraum zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, einen beweglichen Kolben zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum, einen Zylinder mit einer inneren Lagerfläche an dem der Kolben gelagert ist, wobei die innere Lagerfläche wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von Keramik und/oder von einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, begrenzt ist. Die innere Lagerfläche ist begrenzt wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von einem faserverstärkten Verbundwerkstoff. In vorteilhafter Weise ist die innere Lagerfläche damit begrenzt von einem nicht-metallischen Werkstoff, insbesondere Kunststoff oder faserverstärkter Kunststoff. Dadurch kann die innere Lagerfläche besonders einfach und preiswert hergestellt werden und darüber hinaus ist keine spanabhebende Bearbeitung der inneren Lagerfläche aus Metall erforderlich. Außerdem weist dadurch der hydropneumatische Kolbenspeicher eine geringere Masse auf, weil das Material an der inneren Lagefläche bzw. eine Lagerschicht, welche die innere Lagerfläche bildet, aus einem leichten Werkstoff besteht. 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 a inner bearing surface on which the piston is mounted, wherein the inner bearing surface is at least partially, in particular completely, limited by plastic and / or ceramic and / or a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic. The inner bearing surface is limited at least partially, in particular completely, of plastic and / or of a fiber-reinforced composite material. Advantageously, the inner bearing surface is thus limited by a non-metallic material, in particular plastic or fiber-reinforced plastic. As a result, the inner bearing surface can be made particularly simple and inexpensive, and moreover, no machining of the inner bearing surface made of metal is required. In addition, by the hydropneumatic piston accumulator has a lower mass, because the material on the inner bearing surface or a bearing layer, which forms the inner bearing surface, consists of a lightweight material.

Insbesondere besteht der Zylinder mit der inneren Lagerfläche, insbesondere in einem mittigen axialen Abschnitt bezüglich einer Längsachse des Zylinders, vollständig aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik. Bei einer vollständigen Ausbildung des Zylinders aus dem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere dem faserverstärkten Verbundwerkstoff, kann der Zylinder mit einer besonders geringen Masse hergestellt werden. Dabei wird der Zylinder aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff auch vollständig als aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff bestehend betrachtet, sofern der Zylinder an einer (dünnen) Lagerschicht ausschließlich aus einem nichtmetallischen Werkstoff besteht, vorzugsweise aus einer Matrix, z. B. der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffs, zum Beispiel Kunststoff ohne Fasern besteht, und in radialer Richtung außerhalb der Lagerschicht in einer dicken tragenden Schicht aus dem Außenzylinder und, vorzugsweise aus dem Innenzylinder, aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff mit Fasern besteht. In particular, 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. With a complete design of 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 is made of the fiber-reinforced Composite material also completely considered as consisting of the fiber-reinforced composite material, provided that the cylinder on a (thin) bearing layer consists exclusively of a non-metallic material, preferably from a matrix, for. B. the matrix of the fiber reinforced composite material, for example, plastic without fibers, and in the radial direction outside of the bearing layer in a thick supporting layer of the outer cylinder and, preferably from the inner cylinder of the fiber reinforced composite material with fibers.

In eine weiteren Ausgestaltung ist der faserverstärkte Verbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter und/oder kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff und/oder der Zylinder ist aus einem Innenzylinder mit der inneren Lagerfläche und einem Außenzylinder mit einer Außenseite aufgebaut und vorzugsweise ist an dem Innenzylinder eine Lagerschicht für den Kolben aus einem Werkstoff ohne Fasern ausgebildet. Bei einem zweiteiligen Aufbau des Zylinders aus dem Innenzylinder mit der inneren Lagerfläche und dem Außenzylinder mit einer Außenseite kann der Innenzylinder und der Außenzylinder beispielsweise mit einer unterschiedlichen Wicklung von Fasern versehen sein und dadurch besonders gut an die Erfordernisse des Kolbenspeichers angepasst sein. Der zweiteilige Aufbau mit dem Innenzylinder und dem Außenzylinder ist insbesondere für einen Kolbenspeicher als Hochdruckspeicher für Betriebsdrücke bis 300 bar oder 400 bar vorteilhaft, weil hier dadurch resultierend von dem Zylinder aus dem Innenzylinder und dem Außenzylinder radiale und axiale Kräfte besonders gut aufgenommen werden können in der erforderlichen Größe. Der Innenzylinder kann auch vollständig aus der Lagerschicht bestehen, z. B. aus thermoplastischem Kunststoff ohne Fasern.In a further embodiment, the fiber-reinforced composite material is a glass fiber reinforced and / or carbon fiber reinforced composite material and / or the cylinder is constructed from an inner cylinder with the inner bearing surface and an outer cylinder with an outer side and preferably on the inner cylinder a bearing layer for the piston of a material without Fibers formed. In a two-part construction of the cylinder from the inner cylinder with the inner bearing surface and the outer cylinder with an outer side of the inner cylinder and the outer cylinder may for example be provided with a different winding of fibers and thereby particularly well adapted to the requirements of the piston accumulator. The two-part construction with the inner cylinder and the outer cylinder is particularly advantageous for a piston accumulator as high-pressure accumulator for operating pressures up to 300 bar or 400 bar, because hereby resulting from the cylinder from the inner cylinder and the outer cylinder radial and axial forces can be particularly well absorbed in the required size. The inner cylinder can also consist entirely of the bearing layer, for. B. of thermoplastic material without fibers.

In einer ergänzenden Ausführungsform ist die Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes Kunststoff, insbesondere ein Duromer, z. B. Epoxidharz, oder ein Thermoplast oder Keramik und/oder der Innenzylinder und der Außenzylinder besteht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik.In a supplementary embodiment, the matrix of the fiber-reinforced composite material is plastic, in particular a duromer, for. As epoxy, or a thermoplastic or ceramic and / or the inner cylinder and the outer cylinder is at least partially, in particular completely, of plastic and / or ceramic and / or of a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic.

Vorzugsweise ist der Werkstoff der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes des Zylinders, insbesondere des Innenzylinders, identisch mit dem Werkstoff an der inneren Lagerfläche, insbesondere ist die innere Lagerfläche des Innenzylinders von einer Lagerschicht, vorzugsweise ausschließlich, aus der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes gebildet und der Innenzylinder besteht radial außerhalb der Lagerschicht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik. Die Lagerschicht dient als innere Lagefläche für den Zylinder und weist keine Fasern auf, so dass dadurch die innere Lagerfläche eine besonders glatte Oberfläche aufweist für die Lagerung des Kolbens. Zweckmäßig weist dabei der Werkstoff der Lagerschicht Füllstoffe zur Erhöhung der Verschleißfähigkeit der inneren Lagerfläche auf und vorzugsweise auch Nanopartikel. Dadurch kann die innere Lagerfläche den erforderlichen Reibungs- und Verschleißwiderstand des beweglich an der inneren Lagerfläche gelagerten Kolbens dauerhaft Stand halten. Radial außerhalb der Lagerschicht ist ein faserverstärkter Verbundwerkstoff an dem Innenzylinder vorhanden, um die an dem Innenzylinder auftretenden umlaufenden und axialen Kräfte aufnehmen zu können.Preferably, the material of the matrix of the fiber reinforced composite material of the cylinder, in particular the inner cylinder, is identical to the material on the inner bearing surface, in particular the inner bearing surface of the inner cylinder of a bearing layer, preferably exclusively, formed from the matrix of the fiber reinforced composite material and the inner cylinder consists radially outside the bearing layer at least partially, in particular completely, of the fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic. The bearing layer serves as an inner bearing surface for the cylinder and has no fibers, so that thereby the inner bearing surface has a particularly smooth surface for the storage of the piston. Expediently, the material of the bearing layer has fillers for increasing the wearability of the inner bearing surface, and preferably also nanoparticles. As a result, the inner bearing surface can permanently withstand the required friction and wear resistance of the piston movably mounted on the inner bearing surface. Radially outside the bearing layer, a fiber-reinforced composite material is present on the inner cylinder in order to be able to absorb the circumferential and axial forces occurring on the inner cylinder.

In einer Variante ist der Kolbenspeicher mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt und/oder der Kolben ist beweglich an der inneren Lagerfläche des Zylinder gelagert und/oder der bewegliche Kolben dichtet den Gasraum fluiddicht von dem Hydraulikraum ab und/oder der Kolbenspeicher ist ein Hochdruckspeicher für einen Betriebsdruck bis maximal 300 bar oder 400 bar.In one variant, 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 high-pressure accumulator for an operating pressure of up to 300 bar or 400 bar.

Zweckmäßig ist der Zylinder mit einem ersten Deckel, insbesondere für den Gasraum, und/oder mit einem zweiten Deckel, insbesondere für den Hydraulikraum, an axialen Endabschnitten des Zylinders fluiddicht verschlossen und/oder der mittige axiale Abschnitt umfasst zwischen 10% und 80%, vorzugsweise zwischen 20% und 50%, der axialen Gesamtausdehnung des Zylinders.Suitably, the cylinder with a first cover, in particular for the gas space, and / or with a second cover, in particular for the hydraulic chamber, fluid-tightly sealed at axial end portions of the cylinder and / or the central axial section comprises between 10% and 80%, preferably between 20% and 50% of the total axial extent of the cylinder.

In einer weiteren Ausführungsform besteht der erste und/oder zweite Deckel wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, und/oder aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, und/oder der Kolbenspeicher umfasst einen ersten und/oder zweiten Außendeckel und der erste und/oder zweite Außendeckel liegt außenseitig auf dem ersten und/oder zweiten Deckel auf.In a further embodiment, the first and / or second cover at least partially, in particular completely, made of metal, for. As steel or aluminum, and / or plastic and / or ceramic and / or of a fiber reinforced composite material, in particular fiber reinforced plastic and / or fiber reinforced ceramic, and / or the piston accumulator comprises a first and / or second outer lid and the first and / or second outer lid is on the outside on the first and / or second lid.

Insbesondere weist der erste Deckel eine Gasöffnung zum Ein- und Ausleiten von Gas und der zweite Deckel eine Hydrauliköffnung zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit auf und die Gas- und Hydrauliköffnungen sind von je einem Metallringteil begrenzt, welcher an dem übrigen Deckel aus Kunststoff oder faserverstärkten Verbundwerkstoff befestigt ist und/oder der erste und/oder zweite Außendeckel ist einteilig mit dem Außenzylinder ausgebildet und/oder der erste und/oder zweite Deckel ist ein gesonderte Bauteil in Ergänzung zu dem Innenzylinder. Der erste und/oder zweite Außendeckel ist einteilig mit dem Außenzylinder ausgebildet und dadurch kann der erste und/oder zweite Außendeckel aufgrund der Ausbildung des ersten und/oder zweiten Außendeckels sowie des Außenzylinders aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff die auf den erste und/oder zweite Deckel die wirkenden Druckkräfte aufgrund des Gases und der Hydraulikflüssigkeit aufnehmen. Darüber hinaus werden die auf den ersten und/oder zweiten Deckel wirkenden axialen Kräfte in Richtung einer Längsachse des Kolbenspeichers bzw. des Zylinders von dem ersten und/oder zweiten Deckel auf den ersten und/oder zweiten Außendeckel übertragen, da der erste und/oder zweite Außendeckel außenseitig auf dem ersten und/oder zweiten Deckel aufliegt. Diese axialen Kräfte werden von dem ersten und/oder zweiten Außendeckel aufgenommen und können aufgrund der einteiligen Ausbildung mit dem Außenzylinder von dem Außenzylinder als Zugkräfte aufgenommen werden. Die Beanspruchung des ersten und/oder zweiten Deckels als einen inneren Deckel ist dadurch gering, da die auftretenden Kräfte, insbesondere Zugkräfte, im Wesentlichen von dem ersten und/oder zweiten Außendeckel aufgenommen und zu dem Außenzylinder geleitet werden aufgrund der einteiligen Ausbildung des ersten und/oder zweiten Außendeckels und des Außenzylinders aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff. In particular, the first cover has a gas opening for introducing and discharging gas and the second cover a hydraulic opening for introducing and discharging hydraulic fluid and the gas and hydraulic openings are each bounded by a metal ring part, which on the remaining cover made of plastic or fiber-reinforced Composite material is attached and / or the first and / or second outer cover is formed integrally with the outer cylinder and / or the first and / or second cover is a separate component in addition to the Inner cylinder. The first and / or second outer cover is integrally formed with the outer cylinder and thereby the first and / or second outer lid due to the formation of the first and / or second outer cover and the outer cylinder made of a fiber-reinforced composite material on the first and / or second cover the absorb compressive forces due to the gas and the hydraulic fluid. In addition, the axial forces acting on the first and / or second cover in the direction of a longitudinal axis of the piston accumulator or of the cylinder are transferred from the first and / or second cover to the first and / or second outer cover, since the first and / or second cover Outer cover rests on the outside of the first and / or second lid. These axial forces are absorbed by the first and / or second outer cover and can be absorbed by the outer cylinder as tensile forces due to the one-piece design with the outer cylinder. The stress on the first and / or second cover as an inner cover is low because the forces, in particular tensile forces, are essentially taken up by the first and / or second outer cover and directed to the outer cylinder due to the one-piece design of the first and / or. or second outer cover and the outer cylinder of the fiber-reinforced composite material.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der erste und/oder zweite Deckel mit einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere Klebeverbindung, an dem Innenzylinder befestigt und/oder der erste und/oder zweite Deckel ist mit einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung an dem ersten und/oder zweiten Außendeckel befestigt und/oder der erste und/oder zweite Deckel weist einen Wandungsabschnitt parallel zu der Längsachse des Zylinders auf und an dem Wandungsabschnitt liegt parallel zu der Längsachse des Zylinders, insbesondere außenseitig, der Innenzylinder überlappend auf dem ersten und/oder zweiten Deckel auf. Der erste und/oder zweite Deckel ist mit einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung mit dem ersten und/oder zweiten Außendeckel befestigt. Bei der Herstellung des ersten und/oder zweiten Außendeckels aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoffes mittels eines Trocken- oder Nasswickelverfahrens gelangt die Matrix in Kontakt zu der Außenseite des ersten und/oder zweiten Deckels, so dass dadurch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes des ersten und/oder zweiten Außendeckels mit der Außenseite des ersten und/oder zweiten Deckels hergestellt ist bzw. hergestellt wird. Darüber hinaus entspricht die Außenform des ersten und/oder zweiten Deckels der Innenform des ersten und/oder zweiten Außendeckels aufgrund der Herstellung des ersten und/oder zweiten Außendeckels mittels des Trocken- oder Nasswickelverfahrens auf dem ersten und/oder zweiten Deckel, so dass dadurch zusätzlich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und/oder zweiten Deckel und dem ersten und/oder zweiten Außendeckel besteht und diese formschlüssige Verbindung insbesondere nach außen gerichtete Druckkräfte auf den ersten und/oder zweiten Außendeckel überträgt. In a further embodiment, the first and / or second cover with a material connection, in particular adhesive connection, attached to the inner cylinder and / or the first and / or second cover is connected to a positive and / or cohesive connection to the first and / or attached second outer lid and / or the first and / or second cover has a wall portion parallel to the longitudinal axis of the cylinder and at the wall portion is parallel to the longitudinal axis of the cylinder, in particular on the outside, the inner cylinder overlapping on the first and / or second lid , The first and / or second cover is fastened with a positive and / or material-locking connection with the first and / or second outer cover. When manufacturing the first and / or second outer cover from a fiber-reinforced composite material by means of a dry or wet winding process, the matrix comes into contact with the outside of the first and / or second cover, thereby forming a material connection between the matrix of the fiber-reinforced composite material of the first and / or the second outer lid is made with the outside of the first and / or second lid. Moreover, the outer shape of the first and / or second lid corresponds to the inner shape of the first and / or second outer lid due to the production of the first and / or second outer lid by means of the dry or wet winding method on the first and / or second lid, thereby additionally a positive connection between the first and / or second cover and the first and / or second outer cover and this positive connection transmits in particular outward pressure forces on the first and / or second outer lid.

Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines hydropneumatischen Kolbenspeichers zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Kolbenspeichers, mit den Schritten: zur Verfügung stellen eines ersten und/oder zweiten Deckels, zur Verfügung stellen eines Zylinders, zur Verfügung stellen eines Kolbens, Montieren des ersten und/oder zweiten Deckels, des Zylinders und des Kolbens zu dem Kolbenspeicher, wobei zuerst ein Innenzylinder wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, hergestellt wird und anschließend, insbesondere außenseitig auf dem Innenzylinder, ein Außenzylinder aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, hergestellt wird. Der Außenzylinder kann nach dem Herstellen auf den Innenzylinder aufgeschoben werden, sofern er nicht auf dem auf dem Innenzylinder hergestellt wird. Method according to the invention for producing a hydropneumatic piston accumulator for storing energy by means of compression of a gas, in particular a piston accumulator described in this patent application, comprising the steps of: providing a first and / or second cover, providing a cylinder, providing one Piston, mounting the first and / or second lid, the cylinder and the piston to the piston accumulator, wherein first an inner cylinder at least partially, in particular completely, of plastic and / or ceramic and / or fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic or fiber-reinforced ceramic , is produced and then, in particular on the outside of the inner cylinder, an outer cylinder made of plastic and / or ceramic and / or fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic or fiber-reinforced ceramic, h is created. The outer cylinder can be postponed after manufacture on the inner cylinder, unless it is made on the on the inner cylinder.

In einer ergänzenden Variante wird der Innenzylinder hergestellt, indem ein Wickeldorn mit einer Matrix beschichtet wird, z. B. mit Sprühen oder mit Aufbürsten, so dass dadurch eine Lagerschicht hergestellt wird und anschließend, vorzugsweise nach einem wenigstens teilweisen Erhärten der Lagerschicht, Fasern auf die Lagerschicht mit einem Trocken- oder Nasswickelverfahren aufgewickelt werden oder der Innenzylinder wird aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff, mit Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt. Die Lagerschicht besteht aus der Matrix des Verbundwerkstoffes des Innenzylinders oder aus einem anderen Werkstoff, vorzugsweise ohne Fasern, um eine glatte Lagerfläche zu erhalten. In a supplementary variant of the inner cylinder is made by a winding mandrel is coated with a matrix, for. B. with spraying or with brushing, thereby forming a bearing layer and then, preferably after an at least partial hardening of the bearing layer, fibers are wound onto the bearing layer with a dry or wet winding process or the inner cylinder is made of plastic, in particular thermoplastic or thermosetting Plastic, manufactured by injection molding or extrusion. The bearing layer consists of the matrix of the composite material of the inner cylinder or of another material, preferably without fibers, in order to obtain a smooth bearing surface.

In einer zusätzlichen Ausführungsform wird der Innenzylinder und/oder Außenzylinder mit einem Trockenwickelverfahren gewickelt und anschließend die Matrix injiziert, z. B. mit einem RTM-Verfahren. In an additional embodiment, the inner cylinder and / or outer cylinder is wound by a dry-winding method, and then the matrix is injected, e.g. B. with an RTM method.

In einer weiteren Variante wird der Innenzylinder hergestellt, indem ein Wickeldorn mit einer Matrix beschichtet wird, z. B. mit Sprühen oder mit Aufbürsten, so dass dadurch eine Lagerschicht hergestellt wird und anschließend, vorzugsweise nach einem wenigstens teilweisen Erhärten der Lagerschicht, Fasern auf die Lagerschicht mit einem Trocken- oder Nasswickelverfahren aufgewickelt werden oder der Innenzylinder wird aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff, mit Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt.In a further variant of the inner cylinder is made by a winding mandrel is coated with a matrix, for. B. with spraying or with brushing, so that thereby a bearing layer is prepared and then, preferably after an at least partial hardening of the bearing layer, fibers on the bearing layer with a dry or Wet winding process are wound or the inner cylinder is made of plastic, in particular thermoplastic or thermosetting plastic, injection molding or extrusion.

In einer weiteren Variante wird nach dem Herstellen des Innenzylinders der Kolben in den Innenzylinder eingeführt und der Innenzylinder wird mit einem ersten und/oder zweiten Deckel verschlossen und anschließend wird auf dem Innenzylinder und auf dem ersten und/oder zweiten Deckel außenseitig der Außenzylinder und ein erster und/oder zweiter Außendeckel aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, z. B. faserverstärkten Kunststoff, hergestellt, insbesondere mit einem Trocken- oder Nasswickelverfahren. Der Außenzylinder und der erste und/oder zweite Außendeckel werden einteilig in einem Herstellungsschritt aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt. Dadurch können auftretende axiale Kräfte an dem ersten und zweiten Außendeckel besonders einfach von dem ersten und zweiten Außendeckel auf den Außenzylinder übertragen werden, so dass die axialen Zugkräfte an dem Zylinder im Wesentlichen von dem Außenzylinder aufgenommen werden. In a further variant, the piston is introduced into the inner cylinder after the production of the inner cylinder and the inner cylinder is closed with a first and / or second cover and then on the inner cylinder and on the first and / or second lid on the outside of the outer cylinder and a first and / or second outer cover made of a fiber-reinforced composite material, for. As fiber reinforced plastic, prepared, in particular with a dry or wet winding process. The outer cylinder and the first and / or second outer cover are produced in one piece from the fiber-reinforced composite material in one production step. As a result, occurring axial forces on the first and second outer cover can be transferred to the outer cylinder from the first and second outer cover particularly easily, so that the axial tensile forces on the cylinder are substantially absorbed by the outer cylinder.

In einer weiteren Ausgestaltung wird nach dem Herstellen des Innenzylinders, insbesondere nach dem Herausziehen des Wickeldorns aus dem Innenzylinder, keine Bearbeitung, insbesondere keine spanabhebende Bearbeitung der inneren Lagerfläche ausgeführt, vorzugsweise vor dem Einführen des Kolbens in den Innenzylinder und/oder die Fasern des Innenzylinders werden umlaufend mit einem Winkel von im Wesentlichen 90° gewickelt und vorzugsweise werden anschließend die Fasern des Innenzylinders axial mit einem Winkel zwischen 85° und 30°, vorzugsweise zwischen 75° und 40° gewickelt und/oder die Fasern des Außenzylinders, insbesondere ausschließlich, axial mit einem Winkel zwischen 85° und 30°, vorzugsweise zwischen 75° und 40° gewickelt werden. Die Fasern des Innenzylinders werden umlaufend mit einem Winkel im Wesentlichen 90°, d. h. mit einem Winkel zwischen 90° und 85°, gewickelt. Die umlaufende Wicklung der Fasern an dem Innenzylinder ist erforderlich, um die auftretenden umlaufenden Kräfte an dem Innenzylinder aufgrund der radialen Kräfte an der inneren Lagerfläche aufgrund des Druckes des Gases und der Hydraulikflüssigkeit aufnehmen zu können. Eine axiale Wicklung von Fasern an dem Innenzylinder ist vorzugsweise erforderlich, damit der Innenzylinder in einem geringeren Umfang auch axiale Zugkräfte aufnehmen kann. Die Fasern des Außenzylinders sind vorzugsweise ausschließlich axial gewickelt, damit der Außenzylinder die an dem Zylinder auftretenden Zugkräfte im Wesentlichen aufnehmen kann, da die axialen Kräfte von dem ersten und/oder zweiten Deckel auf den ersten und/oder zweiten Außendeckel übertragen werden und als Kraftkomponenten in einer axialen Richtung von dem Außenzylinder als Zugkräfte aufgenommen werden. Bei einem Einsatz des Kolbenspeichers als Hochdruckspeicher werden insbesondere Kohlenstofffaser verstärkte Verbundwerkstoffe eingesetzt, d. h. Fasern aus Karbon. Bei niedrigeren Drücken, insbesondere an dem Innenzylinder, können auch mit Glasfaser verstärkte Verbundwerkstoffe, d. h. Fasern aus Glasfaser, eingesetzt werden. In a further embodiment, after the production of the inner cylinder, in particular after the withdrawal of the winding mandrel from the inner cylinder, no machining, in particular no machining of the inner bearing surface is performed, preferably before the insertion of the piston into the inner cylinder and / or the fibers of the inner cylinder wound circumferentially at an angle of substantially 90 ° and preferably then the fibers of the inner cylinder are axially wound at an angle between 85 ° and 30 °, preferably between 75 ° and 40 ° and / or the fibers of the outer cylinder, in particular exclusively, axially an angle between 85 ° and 30 °, preferably between 75 ° and 40 ° are wound. The fibers of the inner cylinder are circumferentially at an angle substantially 90 °, d. H. with an angle between 90 ° and 85 °, wound. The circumferential winding of the fibers on the inner cylinder is required in order to absorb the occurring circumferential forces on the inner cylinder due to the radial forces on the inner bearing surface due to the pressure of the gas and the hydraulic fluid can. An axial winding of fibers on the inner cylinder is preferably required so that the inner cylinder can absorb axial tensile forces to a lesser extent. The fibers of the outer cylinder are preferably exclusively wound axially, so that the outer cylinder can substantially absorb the tensile forces occurring on the cylinder, as the axial forces are transmitted from the first and / or second cover to the first and / or second outer cover and as force components in an axial direction of the outer cylinder are absorbed as tensile forces. When using the piston accumulator as a high-pressure accumulator in particular carbon fiber reinforced composite materials are used, d. H. Carbon fibers. At lower pressures, particularly on the inner cylinder, glass fiber reinforced composites, i. H. Fiberglass fibers are used.

In einer weiteren Ausführungsform ist an dem ersten und/oder zweiten Deckel eine Nut, insbesondere eine Ringnut, ausgebildet und innerhalb der Nut ist eine Dichtung, insbesondere eine ringförmige Dichtung, angeordnet zur Abdichtung des ersten und/oder zweiten Deckels bezüglich des Innenzylinders und vorzugsweise liegt die Dichtung an dem Innenzylinder auf. In a further embodiment, a groove, in particular an annular groove, is formed on the first and / or second cover and within the groove is a seal, in particular an annular seal, arranged for sealing the first and / or second cover with respect to the inner cylinder and preferably the seal on the inner cylinder.

In einer weiteren Ausgestaltung ist erste und/oder zweite Deckel mit dem Innenzylinder vollständig umlaufend verschweißt zur Abdichtung des ersten und/oder zweiten Deckels bezüglich des Innenzylinders.In a further embodiment, first and / or second cover is completely peripherally welded to the inner cylinder for sealing the first and / or second cover with respect to the inner cylinder.

Zweckmäßig wird der erste und/oder zweite Deckel mit dem Innenzylinder verschweißt, insbesondere mit Laserschweißen, zur Abdichtung des ersten und/oder zweiten Deckels bezüglich des Innenzylinders.Suitably, the first and / or second cover is welded to the inner cylinder, in particular by laser welding, for sealing the first and / or second cover with respect to the inner cylinder.

In einer Variante ist mittels einer Bewegung, insbesondere Translationsbewegung, des Kolbens das Volumen des Gasraumes veränderbar.In a variant, the volume of the gas space can be changed by means of a movement, in particular translational movement, of the piston.

Zweckmäßig ist der Zylinder und der Kolben im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildet.Suitably, the cylinder and the piston in cross section is circular or rectangular, in particular square, formed.

In einer ergänzenden Ausgestaltung weist der Zylinder einen konstanten Durchmesser oder Radius auf. In an additional embodiment, the cylinder has a constant diameter or radius.

In einer weiteren Variante ist der erste und/oder zweite Deckel als ein Klöpperboden oder als ein Korbbogenboden ausgebildet.In a further variant, the first and / or second lid is designed as a dished bottom or as a basket bottom.

In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Gasraum und der Hydraulikraum von dem Zylinder, insbesondere Innenzylinder, begrenzt.In an additional embodiment, the gas space and the hydraulic space of the cylinder, in particular inner cylinder, limited.

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.In a further embodiment, in the case of a component of the piston accumulator, only that axial extent of the component is regarded as a cylinder, in which the movable piston is mounted on the inner bearing surface of the cylinder in the axial direction of the cylinder.

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.Hydraulic hybrid system according to the invention for a motor vehicle, comprising a hydraulic motor for the conversion of hydraulic energy into mechanical energy, a hydraulic pump for converting mechanical energy into hydraulic energy, at least one piston accumulator for storing hydraulic energy, wherein the piston accumulator is designed as a described in this patent application piston accumulator.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 einen Längsschnitt eines Kolbenspeichers in einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 a longitudinal section of a piston accumulator in a first embodiment,

2 einen Längsschnitt des Kolbenspeichers in einem zweiten Ausführungsbeispiel, 2 a longitudinal section of the piston accumulator in a second embodiment,

3 einen Teillängsschnitt des Kolbenspeichers gemäß 1 im Bereich eines ersten Deckels und 3 a partial longitudinal section of the piston accumulator according to 1 in the area of a first lid and

4 eine stark vereinfachte Darstellung eines hydraulischen Hybridsystems. 4 a greatly simplified representation of a hydraulic hybrid system.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Ein in 1 dargestellter Kolbenspeicher 1 wird dazu verwendet, um in einem hydraulischen Hybridsystem 20 (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.An in 1 illustrated piston accumulator 1 is used to in a hydraulic hybrid system 20 ( 4 ) In a motor vehicle, not shown, hydraulic energy from a hydraulic pump 24 and then stored at a later time the stored hydraulic energy in a hydraulic motor 23 convert into mechanical energy and thereby drive the motor vehicle, not shown.

Ein in 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellter Kolbenspeicher 1 umfasst einen Zylinder 5, einen Kolben 6 sowie einen ersten Deckel 8 und einen zweiten Deckel 9. Der Zylinder 5 ist in einem Querschnitt, das heißt in einem Schnitt senkrecht zu einer Längsachse 34 des Zylinders 5 bzw. einer Bewegungsachse 34 des Kolbens 6 kreisförmig ausgebildet und umfasst einen Innenzylinder 40 und einen Außenzylinder 41. Der Kolben 6 weist außenseitig in einer Ringnut einen Führungsring 14 sowie in zwei zusätzlichen Ringnuten jeweils einen Dichtring 19 auf. Die Außenseite des Kolbens 6 liegt auf einer inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 auf, sodass dadurch der Kolben 6 an der inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 beweglich gelagert ist. Der erste Deckel 8 weist eine Gasöffnung 10 auf zum Einleiten und Befüllen eines Gases in einen Gasraum 3 und der zweite Deckel 9 weist eine Hydrauliköffnung 11 zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und aus einem Hydraulikraum 2 auf. Der Hydraulikraum 2 und der Gasraum 3 sind von dem Zylinder 5, das heißt der inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5, begrenzt. Der bewegliche Kolben 6 dichtet dabei fluiddicht den Hydraulikraum 2 von dem Gasraum 3 ab. In der Gasöffnung 10 ist ein Gasventil 17 zum Befüllen des Gasraumes 3 mit Gas fluiddicht befestigt und in der Hydrauliköffnung 11 ist ein Hydraulikventil 18 angeordnet zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Hydraulikraum 2. Die Geometrie des zweiten Deckels 9 ist dabei innenseitig teilweise komplementär zu einem linken Endbereich des Kolbens 6 ausgebildet, sodass dieser innere Bereich des zweiten Deckels 9 einen Anschlag 13 für den Kolben 6 bildet. An in 1 in a first embodiment shown piston accumulator 1 includes a cylinder 5 , a piston 6 and a first lid 8th and a second lid 9 , The cylinder 5 is in a cross section, that is in a section perpendicular to a longitudinal axis 34 of the cylinder 5 or a movement axis 34 of the piston 6 circular and includes an inner cylinder 40 and an outer cylinder 41 , The piston 6 has a guide ring on the outside in an annular groove 14 as well as in two additional annular grooves each have a sealing ring 19 on. The outside of the piston 6 lies on an inner storage area 4 of the cylinder 5 on, so that the piston 6 on the inner bearing surface 4 of the cylinder 5 is movably mounted. The first lid 8th has a gas opening 10 for introducing and filling a gas in a gas space 3 and the second lid 9 has a hydraulic opening 11 for introducing and removing hydraulic fluid into and out of a hydraulic chamber 2 on. The hydraulic room 2 and the gas space 3 are from the cylinder 5 that is the inner storage area 4 of the cylinder 5 , limited. The moving piston 6 seals fluid-tight the hydraulic chamber 2 from the gas space 3 from. In the gas opening 10 is a gas valve 17 for filling the gas space 3 attached with gas fluid-tight and in the hydraulic opening 11 is a hydraulic valve 18 arranged for introducing and discharging hydraulic fluid into and out of the hydraulic chamber 2 , The geometry of the second cover 9 is on the inside partially complementary to a left end of the piston 6 formed so that this inner region of the second lid 9 a stop 13 for the piston 6 forms.

Der erste Deckel 8 weist einen Wandungsabschnitt 33 auf (3), welcher parallel zu einer Längsachse 34 des Zylinders 5 ausgerichtet ist. An diesem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 liegt außenseitig der Zylinder 5, d. h. der Innenzylinder 40, auf. Dabei ist der axiale Endabschnitt 36 des Zylinders 5, d. h. des Innenzylinders 40, mittels einer Klebeverbindung 32 als einer stoffschlüssigen Verbindung 31 mit dem ersten Deckel 8 verbunden. Der axiale Endabschnitt 36 des Zylinders 5 bzw. Innenzylinders 40 liegt auf einem Überlappungsbereich 35 zwischen dem Zylinder 5 und dem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 auf dem ersten Deckel 8 auf. Bei einer Druckbelastung des Kolbenspeichers 1 aufgrund des Gases in dem Gasraum 3 wird der Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 in radialer Ausrichtung von der von dem Gas in dem Gasraum 3 auf den Wandungsabschnitt 33 aufgebrachten Druckkräfte radial nach außen gedrückt und diese Verformung wird dabei von dem Zylinder 5 aufgrund des Überlappungsbereichs 35 aufgenommen, sodass dadurch zusätzliche radiale Druckkräfte zwischen dem axialen Endabschnitt 36 des Zylinders 5 und dem Wandungsabschnitt 33 des ersten Deckels 8 an dem Überlappungsbereich 35 bestehen. Dies führt zu einer zusätzlichen Sicherung der Klebeverbindung 32. Die Ausbildung der Klebeverbindung 32 an dem zweiten Deckel 9 ist analog zu dem ersten Deckel 8 ausgebildet. Der erste und zweite Deckel 8, 9 besteht dabei vollständig aus Metall, beispielsweise Aluminium. An der Gasöffnung 10 und an der Hydrauliköffnung 11 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. The first lid 8th has a wall section 33 on ( 3 ), which is parallel to a longitudinal axis 34 of the cylinder 5 is aligned. At this wall section 33 of the first lid 8th is the outside of the cylinder 5 ie the inner cylinder 40 , on. Here is the axial end portion 36 of the cylinder 5 ie the inner cylinder 40 , by means of an adhesive connection 32 as a cohesive connection 31 with the first lid 8th connected. The axial end section 36 of the cylinder 5 or inner cylinder 40 lies on an overlap area 35 between the cylinder 5 and the wall section 33 of the first lid 8th on the first cover 8th on. At a pressure load of the piston accumulator 1 due to the gas in the gas space 3 becomes the wall section 33 of the first lid 8th in radial alignment with that of the gas in the gas space 3 on the wall section 33 applied compressive forces are pressed radially outward and this deformation is thereby from the cylinder 5 due to the overlap area 35 received, thereby additional radial compressive forces between the axial end portion 36 of the cylinder 5 and the wall section 33 of the first lid 8th at the overlap area 35 consist. This leads to an additional assurance of the adhesive bond 32 , The formation of the adhesive bond 32 on the second lid 9 is analogous to the first lid 8th educated. The first and second covers 8th . 9 consists entirely of metal, such as aluminum. At the gas opening 10 and at the hydraulic opening 11 a corresponding internal thread is required to the hydraulic valve 18 in the hydraulic opening 11 to be able to screw in and the gas valve 17 at the gas opening 10 in the gas opening 10 to be able to screw in. Such a thread can be formed for the required strength only of metal.

Der Zylinder 5 besteht aus dem Innenzylinder 40 und dem Außenzylinder 41. Auf den ersten und zweiten Deckel 8, 9 liegt außenseitig jeweils ein erster Außendeckel 42 und ein zweiter Außendeckel 43 auf. Auf dem ersten Deckel 8 liegt der erste Außendeckel 42 und auf dem zweiten Deckel 9 liegt der zweite Außendeckel 43 auf. Der erste und zweite Deckel 8, 9 liegt mit einer radialen Außenseite an einem Wandungsabschnitt 33 parallel zu der Längsachse 34 des Zylinders 5 auf einer Innenseite des Innenzylinders 40 auf, d. h. einer Fläche, welche der inneren Lagerfläche 4 des Zylinders 5 entspricht. Zur fluiddichten Abdichtung des ersten und zweiten Deckels 8, 9 bezüglich oder an dem Innenzylinder 40 ist an dem Wandungsabschnitt 33 des ersten und zweiten Deckels 8, 9 eine Ringnut vorhanden und innerhalb dieser Ringnut ist eine ringförmige Dichtung 44 vorhanden. Der Innenzylinder 40 besteht in einer radialen nach außen gerichteten Richtung aus einer Lagerschicht 45 ausschließlich aus einer Matrix für den faserverstärkten Verbundwerkstoff und anschließend aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff. Dadurch ist die innere Lagerfläche 4 des Zylinders 5, an welcher der Kolben 6 gelagert ist, ausschließlich von der Lagerschicht 45, z. B. ein Epoxidharz, begrenzt. The cylinder 5 consists of the inner cylinder 40 and the outer cylinder 41 , On the first and second cover 8th . 9 on the outside is a first outer cover 42 and a second outer lid 43 on. On the first cover 8th lies the first outer cover 42 and on the second lid 9 lies the second outer cover 43 on. The first and second covers 8th . 9 lies with a radial outside at a wall portion 33 parallel to the longitudinal axis 34 of the cylinder 5 on an inner side of the inner cylinder 40 on, ie a surface which of the inner bearing surface 4 of the cylinder 5 equivalent. For fluid-tight sealing of the first and second lid 8th . 9 with respect to or on the inner cylinder 40 is on the wall section 33 the first and second lid 8th . 9 an annular groove is present and within this annular groove is an annular seal 44 available. The inner cylinder 40 consists of a bearing layer in a radially outward direction 45 exclusively of a matrix for the fiber-reinforced composite material and subsequently of the fiber-reinforced composite material. This is the inner bearing surface 4 of the cylinder 5 at which the piston 6 is stored, only from the storage layer 45 , z. As an epoxy resin limited.

Bei der Herstellung des Kolbenspeichers 1 wird zunächst ein Wickeldorn (nicht dargestellt), mit einer Matrix ohne Fasern beschichtet, z. B. mit Sprühen oder Aufbürsten. Der Wickeldorn weist dabei einen konstanten Durchmesser auf, ist insbesondere im Querschnitt kreisförmig ausgebildet für einen ebenfalls im Querschnitt kreisförmigen Kolben 6. Nach dem Erhärten der beschichteten Lagerschicht 45 aus der Matrix wird anschließend auf der erhärteten Lagerschicht 45 mittels eines Trocken- oder Nasswickelverfahrens ein faserverstärkter Verbundwerkstoff hergestellt, beispielsweise ein mit Kohlenstofffasern verstärkter Kunststoff. Die Wickelung der Karbonfasern folgt dabei zunächst umlaufend mit einem Winkel α von im Wesentlichen 90° bezüglich der Längsachse 34 und anschließend in einem geringeren Umfang wird eine Wicklung mit einem Winkel von ungefähr 60° aufgebracht, damit der Innenzylinder 40 in einem geringeren Umfang auch axiale Kräfte aufnehmen kann. Nach dem Erhärten des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffes wird der Wickeldorn aus dem Innenzylinder 40 herausgezogen. Der Wickeldorn weist dabei eine glatte Oberfläche auf, so dass dadurch auch die innere Lagerfläche 4 des Innenzylinders 40 eine glatte Oberfläche aufweist und keine Nachbearbeitung, z. B. eine spanabhebende Nachbearbeitung mit Honen, der inneren Lagerfläche 4 erforderlich ist. Dadurch kann der Innenzylinder 40 besonders preiswert hergestellt werden. In the production of the piston accumulator 1 First, a winding mandrel (not shown), coated with a matrix without fibers, z. B. with spraying or brushing. The winding mandrel has a constant diameter, is circular in cross-section, in particular, for a likewise circular cross-section piston 6 , After hardening of the coated bearing layer 45 from the matrix is then placed on the hardened bearing layer 45 By means of a dry or wet winding process, a fiber-reinforced composite material is produced, for example a carbon fiber-reinforced plastic. The winding of the carbon fibers follows initially circumferentially at an angle α of substantially 90 ° with respect to the longitudinal axis 34 and then, to a lesser extent, a winding is applied at an angle of about 60 ° to allow the inner cylinder 40 can absorb axial forces to a lesser extent. After hardening of the carbon fiber reinforced plastic, the winding mandrel is removed from the inner cylinder 40 pulled out. The winding mandrel has a smooth surface, thereby also the inner bearing surface 4 of the inner cylinder 40 has a smooth surface and no post-processing, for. As a machining post-honing with honing, the inner bearing surface 4 is required. This allows the inner cylinder 40 be made particularly inexpensive.

Anschließend wird in den Innenzylinder 40 der Kolben 6 eingeführt und die axialen Endabschnitte 36 des Innenzylinders 40 mit dem ersten und zweiten Deckel 8, 9 verschlossen. Die Verbindung des ersten und zweiten Deckels 8, 9 mit dem Innenzylinder 40 erfolgt dabei beispielsweise mittels einer Klebeverbindung 32. Anschließend wird der erste und zweite Außendeckel 42, 43 sowie der Außenzylinder 41 einteilig aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt. Die Wicklung der Kohlenstoff- bzw. Karbonfasern an dem Außenzylinder 41 erfolgt dabei ausschließlich axial mit einem Winkel β von im Wesentlichen 60°. Dies ist erforderlich, damit der Außenzylinder 41 die großen auftretenden Zugkräfte in axialer Richtung aufnehmen kann. Die auf den ersten und zweiten Deckel 8, 9 wirkenden radialen Kräfte aufgrund des Druckes des Gases und der Hydraulikflüssigkeit werden von dem ersten und zweiten Deckel 8, 9 auf den ersten und zweiten Außendeckel 42, 43 übertragen und aufgrund der einteiligen Ausbildung mit dem Außenzylinder 41 wirken diese Kräfte aufgrund der Druckkräfte an dem ersten und zweiten Deckel 8, 9 als Zugkräfte an dem Außenzylinder 41. Insbesondere bei einem Kolbenspeicher 1 als einem Hochdruckspeicher 1 werden Kohlenstofffasern eingesetzt an dem Außenzylinder 41. Der Winkel β an den Kohlenstofffasern des Außenzylinders 41 beträgt beispielsweise 60°. Das Gasventil 17 und das Hydraulikventil 18 werden entweder vor oder nach der Herstellung des Außenzylinders 41 mit dem ersten und zweiten Deckel 8, 9 fluiddicht verbunden. Der Zylinder 5 weist einen mittigen axialen Abschnitt 37 auf mit einer axialen Ausdehnung 39 sowie eine axiale Gesamtausdehnung 38. Der mittige axiale Abschnitt 37 umfasst ungefähr 70 % der axialen Gesamtausdehnung 38 des Zylinders 5.Subsequently, in the inner cylinder 40 The piston 6 introduced and the axial end sections 36 of the inner cylinder 40 with the first and second lids 8th . 9 locked. The connection of the first and second lid 8th . 9 with the inner cylinder 40 takes place for example by means of an adhesive connection 32 , Subsequently, the first and second outer cover 42 . 43 as well as the outer cylinder 41 made in one piece from a carbon fiber reinforced plastic. The winding of the carbon or carbon fibers on the outer cylinder 41 takes place exclusively axially with an angle β of substantially 60 °. This is required to allow the outer cylinder 41 can absorb the large occurring tensile forces in the axial direction. The on the first and second cover 8th . 9 acting radial forces due to the pressure of the gas and the hydraulic fluid are from the first and second lid 8th . 9 on the first and second outer cover 42 . 43 transferred and due to the one-piece design with the outer cylinder 41 these forces act due to the compressive forces on the first and second lids 8th . 9 as tensile forces on the outer cylinder 41 , Especially with a piston accumulator 1 as a high-pressure accumulator 1 Carbon fibers are used on the outer cylinder 41 , The angle β on the carbon fibers of the outer cylinder 41 is for example 60 °. The gas valve 17 and the hydraulic valve 18 be either before or after the production of the outer cylinder 41 with the first and second lids 8th . 9 connected fluid-tight. The cylinder 5 has a central axial section 37 on with an axial extension 39 and a total axial extent 38 , The central axial section 37 comprises approximately 70% of the total axial extent 38 of the cylinder 5 ,

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Kolbenspeichers 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 3 beschrieben. Der erste und zweite Deckel 8, 9 besteht aus thermoplastischem Kunststoff oder einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff als einem Verbundwerkstoff. Zur Ausbildung des Gewindes an der Gasöffnung 10 und der Hydrauliköffnung 11 ist mit dem übrigen Deckel bzw. Außendeckel 8, 9, 42, 43 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.In 2 is a second embodiment of the piston accumulator 1 shown. In the following, essentially only the differences from the first embodiment will be according to FIG 1 and 3 described. The first and second covers 8th . 9 It is made of thermoplastic or a carbon fiber reinforced plastic as a composite material. To form the thread at the gas opening 10 and the hydraulic opening 11 is with the remaining lid or outer lid 8th . 9 . 42 . 43 a metal ring part 12 made of aluminum. At the metal ring part 12 is at the gas and hydraulic opening 10 . 11 an unillustrated internal thread formed for screwing to the gas valve 17 and the hydraulic valve 18 ,

In 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).In 4 is a hydraulic hybrid system 20 shown. The hydraulic hybrid system 20 includes an internal combustion engine 21 and two waves 22 , With the internal combustion engine 21 and the wave 22 becomes the hydraulic pump 24 driven and thereby hydraulic fluid from the hydraulic pump 24 to the hydraulic engine 23 promoted. The hydraulic engine 23 and the hydraulic pump 24 are each as swash plate machines 25 educated. As a result, by means of the hydraulic lines 26 that the hydraulic engine 23 with the hydraulic pump 24 each connect fluidly, the shaft 22 on the hydraulic engine 23 driven and off the shaft 22 becomes a differential gear 27 driven. With the differential gear 27 are two wheel shafts 29 and in each case a drive wheel 28 at the wheel shafts 29 connected. This allows drive wheels 28 of the motor vehicle, not shown by a hydraulic drive train with the hydraulic motor 23 and the hydraulic pump 24 are driven. Due to the design of the hydraulic motor 23 and the hydraulic pump 24 as a swashplate machine 25 serves the hydraulic engine 23 and the hydraulic pump 24 also as a continuously variable hydraulic transmission. Suitably, the hydraulic hybrid system 20 Also, a mechanical drive sub-string on the exclusive mechanical power transmission from the engine 21 to the two drive wheels 28 (not shown).

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.During operation of the hydraulic pump 24 a part of the hydraulic fluid can not reach the hydraulic motor 23 but by further hydraulic lines, not shown 26 and valves, not shown, of a low-pressure accumulator 16 as piston accumulator 1 to the piston accumulator 1 as a high-pressure accumulator 15 directed and stored and thereby hydraulic energy in the high-pressure accumulator 15 get saved. Further, in a recuperation operation, the hydraulic motor 23 also as a hydraulic pump 24 operated in order thereby in a recuperation kinetic energy of the motor vehicle, not shown by the conduction of hydraulic fluid from the low-pressure accumulator 16 and by the hydraulic engine 23 , which as a hydraulic pump 24 acts in the high-pressure accumulator 15 be stored because the hydraulic pump 24 from the wave 22 and thus the drive wheels 28 is driven. By passing hydraulic fluid under a higher pressure from the high-pressure accumulator 15 , by the hydraulic engine 23 and to the low pressure accumulator 16 the motor vehicle can be driven.

Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Kolbenspeicher 1 wesentliche Vorteile verbunden. Der Zylinder 5 ist zweiteilig aus dem Innenzylinder 40 und dem Außenzylinder 41 vollständig aus einem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere dem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt. Dadurch weist der Kolbenspeicher 1 eine geringe Masse auf. Die einteilige Ausbildung des ersten und/oder zweiten Außendeckels 42, 43 mit dem Außenzylinder 41 und aufgrund des Aufliegens des ersten und/oder zweiten Außendeckels 42, 43 auf dem ersten und/oder zweiten Deckel 8, 9 werden die Wandungen des ersten und/oder zweiten Deckels 8, 9, welcher in Fluidkontakt mit dem Gas oder dem Hydrauliköl steht, im Wesentlichen nur auf Druck beansprucht und die auftretenden Druckkräfte an dem ersten und/oder zweiten Deckel 8, 9 werden von dem ersten und/oder dem zweiten Außendeckel 42, 43 besonders einfach in den Außenzylinder 41 eingeleitet. Dadurch kann der erste und/oder zweite Deckel 8, 9 auch bei einem Hochdruckkolbenspeicher 1 vollständig aus Kunststoff hergestellt werden. Der Kolbenspeicher 1 weist dadurch insgesamt eine besonders geringe Masse auf und kann auch als Hochdruckkolbenspeicher 1 eingesetzt werden und die innere Lagerfläche 4 erfordert bei der Herstellung keine spanabhebende Bearbeitung oder eine sonstige Nachbearbeitung. Dadurch ist der Kolbenspeicher 1 in der Herstellung besonders preiswert, weil insbesondere im Wesentlichen kein Metall als teuerer Werkstoff an dem Kolbenspeicher 1 eingesetzt ist. Overall, considered with the piston accumulator according to the invention 1 significant benefits. The cylinder 5 is in two parts from the inner cylinder 40 and the outer cylinder 41 completely made of a non-metallic material, in particular the fiber-reinforced composite material. As a result, the piston accumulator 1 a small mass. The one-piece design of the first and / or second outer cover 42 . 43 with the outer cylinder 41 and due to the resting of the first and / or second outer cover 42 . 43 on the first and / or second lid 8th . 9 become the walls of the first and / or second lid 8th . 9 , which is in fluid contact with the gas or hydraulic oil, substantially only subjected to pressure and the pressure forces occurring on the first and / or second lid 8th . 9 be from the first and / or the second outer lid 42 . 43 especially easy in the outer cylinder 41 initiated. As a result, the first and / or second lid 8th . 9 even with a high-pressure piston accumulator 1 be made entirely of plastic. The piston accumulator 1 As a result, it has a particularly low mass and can also be used as a high-pressure piston accumulator 1 be used and the inner bearing surface 4 does not require machining or other finishing during manufacture. This is the piston accumulator 1 particularly inexpensive to manufacture, because in particular substantially no metal as expensive material to the piston accumulator 1 is used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2058527 A2 [0004] EP 2058527 A2 [0004]
US 4714094 [0005] US 4714094 [0005]

Claims

Hydropneumatischer Kolbenspeicher (1) zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, umfassend – einen Gasraum (3) zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum (3), – einen Hydraulikraum (2) zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, – einen beweglichen Kolben (6) zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum (3), – einen Zylinder (5) mit einer inneren Lagerfläche (4) an dem der Kolben (6) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Lagerfläche (4) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von Kunststoff und/oder von Keramik und/oder von einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, begrenzt ist.Hydropneumatic piston accumulator ( 1 ) for storing energy by means of compression of a gas, comprising - a gas space ( 3 ) for receiving the gas to be compressed in the gas space ( 3 ), - a hydraulic room ( 2 ) for receiving hydraulic fluid, - a movable piston ( 6 ) for compression and expansion of the gas in the gas space ( 3 ), - a cylinder ( 5 ) with an inner bearing surface ( 4 ) on which the piston ( 6 ), characterized in that the inner bearing surface ( 4 ) is at least partially, in particular completely, limited by plastic and / or ceramic and / or by a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic.

Kolbenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) mit der inneren Lagerfläche (4), insbesondere in einem mittigen axialen Abschnitt (37) bezüglich einer Längsachse (34) des Zylinders (5), vollständig aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, besteht.Piston accumulator according to claim 2, characterized in that the cylinder ( 5 ) with the inner bearing surface ( 4 ), in particular in a central axial section ( 37 ) with respect to a longitudinal axis ( 34 ) of the cylinder ( 5 ), made entirely of plastic and / or ceramic and / or fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic.

Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Verbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter und/oder kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff ist und/oder der Zylinder (5) aus einem Innenzylinder (40) mit der inneren Lagerfläche (4) und einem Außenzylinder (41) mit einer Außenseite (7) aufgebaut ist und vorzugsweise an dem Innenzylinder (40) eine Lagerschicht (45) für den Kolben (6) aus einem Werkstoff ohne Fasern ausgebildet ist.Piston accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fiber-reinforced composite material is a glass fiber reinforced and / or carbon fiber reinforced composite material and / or the cylinder ( 5 ) from an inner cylinder ( 40 ) with the inner bearing surface ( 4 ) and an outer cylinder ( 41 ) with an outside ( 7 ) is constructed and preferably on the inner cylinder ( 40 ) a storage layer ( 45 ) for the piston ( 6 ) is formed of a material without fibers.

Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes Kunststoff, insbesondere ein Duromer, z. B. Epoxidharz, oder ein Thermoplast oder Keramik ist und/oder der Innenzylinder (40) und der Außenzylinder (41) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, besteht.Piston accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the matrix of the fiber-reinforced composite material plastic, in particular a duromer, z. B. epoxy resin, or a thermoplastic or ceramic and / or the inner cylinder ( 40 ) and the outer cylinder ( 41 ) consists at least partially, in particular completely, of plastic and / or of ceramic and / or of a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic.

Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Matrix des faserverstärkten Verbundwerkstoffes des Zylinders (5), insbesondere des Innenzylinders (40), identisch ist mit dem Werkstoff an der inneren Lagerfläche (4), insbesondere die innere Lagerfläche (4) des Innenzylinders (40) von einer Lagerschicht (45), vorzugsweise ausschließlich, aus der Matrix des faserstärkten Verbundwerkstoffes gebildet ist und der Innenzylinder (40) radial außerhalb der Lagerschicht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, besteht.Piston accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the material of the matrix of the fiber-reinforced composite material of the cylinder ( 5 ), in particular of the inner cylinder ( 40 ), is identical to the material on the inner bearing surface ( 4 ), in particular the inner bearing surface ( 4 ) of the inner cylinder ( 40 ) from a storage layer ( 45 ), preferably exclusively, is formed from the matrix of the fiber-reinforced composite material and the inner cylinder ( 40 ) radially outside the bearing layer at least partially, in particular completely, of the fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic exists.

Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenspeicher (1) mit einem Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 11 bis 14 hergestellt ist und/oder der Kolben (6) beweglich an der inneren Lagerfläche (4) des Zylinder (5) gelagert ist und/oder der bewegliche Kolben (6) den Gasraum (3) fluiddicht von dem Hydraulikraum (2) abdichtet und/oder der Kolbenspeicher (1) ein Hochdruckspeicher (1) für einen Betriebsdruck bis maximal 300 bar oder 400 bar ist.Piston accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the piston accumulator ( 1 ) is produced by a method according to one or more of claims 11 to 14 and / or the piston ( 6 ) movable on the inner bearing surface ( 4 ) of the cylinder ( 5 ) is mounted and / or the movable piston ( 6 ) the gas space ( 3 ) fluid-tight from the hydraulic space ( 2 ) seals and / or the piston accumulator ( 1 ) a high-pressure accumulator ( 1 ) for an operating pressure of up to 300 bar or 400 bar.

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. Piston accumulator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cylinder ( 5 ) with a first lid ( 8th ), in particular for the gas space ( 3 ), and / or with a second lid ( 9 ), in particular for the hydraulic space ( 2 ), at axial end sections ( 36 ) of the cylinder ( 5 ) is closed in a fluid-tight manner and / or the central axial section ( 37 ) between 10% and 80%, preferably between 20% and 50%, of the total axial extent ( 38 ) of the cylinder ( 5 ).

Kolbenspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, und/oder aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff und/oder faserverstärkten Keramik, besteht und/oder der Kolbenspeicher (1) einen ersten und/oder zweiten Außendeckel (42, 43) umfasst und der erste und/oder zweite Außendeckel (42, 43) außenseitig auf dem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) aufliegt.Piston accumulator according to claim 7, characterized in that the first and / or second cover ( 8th . 9 ) at least partially, in particular completely, of metal, e.g. As steel or aluminum, and / or plastic and / or ceramic and / or made of a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic and / or fiber-reinforced ceramic, and / or the piston accumulator ( 1 ) a first and / or second outer cover ( 42 . 43 ) and the first and / or second outer cover ( 42 . 43 ) on the outside of the first and / or second lid ( 8th . 9 ) rests.

Kolbenspeicher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Deckel (8) eine Gasöffnung (10) zum Ein- und Ausleiten von Gas und der zweite Deckel (9) eine Hydrauliköffnung (11) zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aufweist und die Gas- und Hydrauliköffnungen (10, 11) von je einem Metallringteil (12) begrenzt sind, welcher an dem übrigen Deckel (8, 9, 42, 43) aus Kunststoff oder faserverstärkten Verbundwerkstoff befestigt ist und/oder der erste und/oder zweite Außendeckel (42, 43) einteilig mit dem Außenzylinder (41) ausgebildet ist und/oder der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) ein gesonderte Bauteil in Ergänzung zu dem Innenzylinder (40) ist.Piston accumulator according to claim 7 or 8, characterized in that the first lid ( 8th ) a gas opening ( 10 ) for introducing and removing gas and the second lid ( 9 ) a hydraulic opening ( 11 ) for introducing and removing hydraulic fluid and the gas and hydraulic openings ( 10 . 11 ) of a respective metal ring part ( 12 ), which on the remaining lid ( 8th . 9 . 42 . 43 ) is attached from plastic or fiber-reinforced composite material and / or the first and / or second outer cover ( 42 . 43 ) in one piece with the outer cylinder ( 41 ) is formed and / or the first and / or second lid ( 8th . 9 ) a separate component in addition to the inner cylinder ( 40 ).

Kolbenspeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) mit einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere Klebeverbindung, an dem Innenzylinder (40) befestigt ist und/oder der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) mit einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung an dem ersten und/oder zweiten Außendeckel (42, 43) befestigt ist und/oder der erste und/oder zweite Deckel (8, 9) einen Wandungsabschnitt (33) parallel zu der Längsachse (34) des Zylinders (5) aufweist und an dem Wandungsabschnitt (33) parallel zu der Längsachse (34) des Zylinders (5), insbesondere außenseitig, der Innenzylinder (40) überlappend auf dem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) aufliegt.Piston accumulator according to one or more of claims 7 to 9, characterized in that the first and / or second cover ( 8th . 9 ) with a material connection, in particular adhesive connection, on the inner cylinder ( 40 ) is attached and / or the first and / or second lid ( 8th . 9 ) with a positive and / or material-locking connection to the first and / or second outer cover ( 42 . 43 ) is attached and / or the first and / or second lid ( 8th . 9 ) a wall section ( 33 ) parallel to the longitudinal axis ( 34 ) of the cylinder ( 5 ) and at the wall portion ( 33 ) parallel to the longitudinal axis ( 34 ) of the cylinder ( 5 ), in particular on the outside, the inner cylinder ( 40 ) overlapping on the first and / or second lid ( 8th . 9 ) rests.

Verfahren zur Herstellung eines hydropneumatischen Kolbenspeichers (1) zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, insbesondere eines Kolbenspeichers (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – zur Verfügung stellen eines ersten und/oder zweiten Deckels (8, 9), – zur Verfügung stellen eines Zylinders (5), – zur Verfügung stellen eines Kolbens (6), – Montieren des ersten und/oder zweiten Deckels (8, 9), des Zylinders (5) und des Kolbens (6) zu dem Kolbenspeicher (1), dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Innenzylinder (40) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, hergestellt wird und anschließend, insbesondere außenseitig auf dem Innenzylinder (40), ein Außenzylinder (41) aus Kunststoff und/oder aus Keramik und/oder aus faserverstärkten Verbundwerkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff oder faserverstärkten Keramik, hergestellt wird.Method for producing a hydropneumatic piston accumulator ( 1 ) for storing energy by means of a compression of a gas, in particular a piston accumulator ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, comprising the steps: - providing a first and / or second cover ( 8th . 9 ), - providing a cylinder ( 5 ), - providing a piston ( 6 ), - mounting the first and / or second lid ( 8th . 9 ), of the cylinder ( 5 ) and the piston ( 6 ) to the piston accumulator ( 1 ), characterized in that first an inner cylinder ( 40 ) is at least partially, in particular completely, made of plastic and / or ceramic and / or fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic or fiber-reinforced ceramic, and then, in particular on the outside of the inner cylinder ( 40 ), an outer cylinder ( 41 ) is made of plastic and / or ceramic and / or fiber-reinforced composite material, in particular fiber-reinforced plastic or fiber-reinforced ceramic.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (40) hergestellt wird, indem ein Wickeldorn mit einer Matrix beschichtet wird, z. B. mit Sprühen oder mit Aufbürsten, so dass dadurch eine Lagerschicht hergestellt wird und anschließend, vorzugsweise nach einem wenigstens teilweisen Erhärten der Lagerschicht, Fasern auf die Lagerschicht mit einem Trocken- oder Nasswickelverfahren aufgewickelt werden oder der Innenzylinder (40) aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff, mit Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt wird.Method according to claim 11, characterized in that the inner cylinder ( 40 ) is prepared by coating a winding mandrel with a matrix, for. B. by spraying or brushing, so that thereby a bearing layer is prepared and then, preferably after an at least partial hardening of the bearing layer, fibers are wound onto the bearing layer with a dry or wet winding process or the inner cylinder ( 40 ) made of plastic, in particular thermoplastic or thermosetting plastic, is produced by injection molding or extrusion.

Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Herstellen des Innenzylinders (40) der Kolben (6) in den Innenzylinder (40) eingeführt wird und der Innenzylinder (40) mit einem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) verschlossen wird und anschließend auf dem Innenzylinder (40) und auf dem ersten und/oder zweiten Deckel (8, 9) außenseitig der Außenzylinder (41) und ein erster und/oder zweiter Außendeckel (42, 43) aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, z. B. faserverstärkten Kunststoff, hergestellt wird, insbesondere mit einem Trocken- oder Nasswickelverfahren.A method according to claim 12, characterized in that after the manufacture of the inner cylinder ( 40 ) The piston ( 6 ) in the inner cylinder ( 40 ) and the inner cylinder ( 40 ) with a first and / or second lid ( 8th . 9 ) is closed and then on the inner cylinder ( 40 ) and on the first and / or second lid ( 8th . 9 ) on the outside of the outer cylinder ( 41 ) and a first and / or second outer lid ( 42 . 43 ) made of a fiber-reinforced composite material, for. For example, fiber-reinforced plastic is produced, in particular with a dry or wet winding process.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Herstellen des Innenzylinders (40), insbesondere nach dem Herausziehen des Wickeldorns aus dem Innenzylinder (40), keine Bearbeitung, insbesondere keine spanabhebende Bearbeitung, der inneren Lagerfläche (40) ausgeführt wird und/oder die Fasern des Innenzylinders (40) umlaufend mit einem Winkel von im Wesentlichen 90° gewickelt werden und vorzugsweise anschließend die Fasern des Innenzylinders (40) axial mit einem Winkel zwischen 85° und 30°, vorzugsweise zwischen 75° und 40°gewickelt werden. und/oder die Fasern des Außenzylinders (41), insbesondere ausschließlich, axial mit einem Winkel zwischen 85° und 30°, vorzugsweise zwischen 75° und 40°gewickelt werden.Method according to one or more of claims 11 to 13, characterized in that after the manufacture of the inner cylinder ( 40 ), in particular after the withdrawal of the mandrel from the inner cylinder ( 40 ), no processing, in particular no machining, the inner bearing surface ( 40 ) and / or the fibers of the inner cylinder ( 40 ) are wound circumferentially at an angle of substantially 90 ° and preferably subsequently the fibers of the inner cylinder ( 40 ) are wound axially at an angle between 85 ° and 30 °, preferably between 75 ° and 40 °. and / or the fibers of the outer cylinder ( 41 ), in particular exclusively, are wound axially at an angle between 85 ° and 30 °, preferably between 75 ° and 40 °.

Hydraulisches Hybridsystem (20) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – einen hydraulischen Motor (23) zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, – eine hydraulische Pumpe (24) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie, – wenigstens einen Kolbenspeicher (1) zur Speicherung von hydraulischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenspeicher (1) als ein Kolbenspeicher gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.Hydraulic hybrid system ( 20 ) for a motor vehicle, comprising - a hydraulic motor ( 23 ) for the conversion of hydraulic energy into mechanical energy, - a hydraulic pump ( 24 ) for the conversion of mechanical energy into hydraulic energy, - at least one piston accumulator ( 1 ) for storing hydraulic energy, characterized in that the piston accumulator ( 1 ) is formed as a piston accumulator according to one or more of claims 1 to 10.