应变能蓄集器的制造方法
【专利摘要】一种可膨胀式蓄集器和贮存器组件，包括：壳体，其限定出内部腔室，所述内部腔室被构造成内含工作流体。可膨胀式蓄集器至少部分地定位于所述壳体内。所述可膨胀式蓄集器包括至少一个柔性件，所述至少一个柔性件被构造成至少部分地浸入内部腔室内所包含的工作流体中。刚性支撑件定位在内部腔室中和可膨胀式蓄集器外侧。所述刚性支撑件具有至少一个孔眼，以使工作流体能够通过。附加柔性件定位在刚性支撑件外侧并具有被密封至刚性支撑件的外侧的周界部分。所述附加柔性件限定出在附加柔性件内侧的主贮存器和附加柔性件外侧的单独的次贮存器之间的柔性边界。
【专利说明】应变能蓄集器
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种应变能蓄集器。应变能蓄集器可被设置为车辆混合液压驱动系统中的具有可逆式泵/马达的液压能量储存系统的一部分。混合液压驱动系统通过将工作流体从低压贮存器泵入可膨胀式应变能蓄集器来吸收和储存成工作流体形式的驱动能。混合液压驱动系统通过使用来自蓄集器的被储存的高压流体将驱动力提供至车辆，以便将泵/马达操作为马达。混合液压驱动系统因此可向车辆的传统车辆驱动系统添加动力或从车辆的传统车辆驱动系统减除动力。
【发明内容】
[0002]一方面，本发明提供了一种可膨胀式蓄集器和贮存器组件。所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件包括限定出内部腔室的壳体，所述内部腔室被构造成内含工作流体。可膨胀式蓄集器至少部分地定位于所述壳体内。所述可膨胀式蓄集器包括至少一个柔性件，所述至少一个柔性件被构造成至少部分地浸入内部腔室内所包含的工作流体中。刚性支撑件定位在内部腔室中和可膨胀式蓄集器外侧。所述刚性支撑件具有至少一个孔眼，以使工作流体能够通过。附加柔性件定位在刚性支撑件外侧，并具有被密封至刚性支撑件的外侧的周界部分。所述附加柔性件限定出在附加柔性件内侧的主贮存器和附加柔性件外侧的单独的次贮存器之间的柔性边界。
[0003]另一方面，本发明提供了一种能量储存系统。所述能量储存系统包括:可逆式泵/马达，其具有第一进口 /出口和第二进口 /出口 ；轴，其联接至可逆式泵/马达；和可膨胀式蓄集器和贮存器组件。所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件具有与第一进口/出口经由第一流体管路流体地连通的第一孔口和与第二进口/出口经由第二流体管路流体地连通的第二孔口。所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件包括限定出内部腔室的壳体，所述内部腔室被构造成内含工作流体。可膨胀式蓄集器至少部分地定位于所述壳体内，并包括至少一个柔性件，所述至少一个柔性件被构造成至少部分地浸入内部腔室内所包含的工作流体中。可膨胀式蓄集器的内部与第一孔口联接。刚性支撑件定位在内部腔室中和可膨胀式蓄集器外侦U。所述刚性支撑件具有至少一个孔眼，以使工作流体能够通过。附加柔性件定位在刚性支撑件外侧，并具有被密封至刚性支撑件的外侧的周界部分。所述附加柔性件限定出在附加柔性件内侧的主贮存器和附加柔性件外侧的次贮存器之间的柔性边界。第二孔口与主贮存器连通。
[0004]本发明的其他方面将通过考虑详细说明书和附图而显现。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1是包括以剖视图示出的蓄集器和贮存器组件的能量储存系统的示意图。
[0006]图2是图1的能量储存系统的示意图，示出了处于第一操作状态下的蓄集器和贮存器组件。
[0007]图3是图1的能量储存系统的示意图，示出了处于第二操作状态下的蓄集器和贮存器组件。
【具体实施方式】
[0008]在详细阐述本发明的任何实施方式之前，应当理解，本发明在其应用中不限于在以下说明书中提出的或在附图中示出的构造细节和构件布置方式。本发明能够以其他实施方式实现且能够以多种方式来实施和执行。
[0009]图1示出了根据本发明的一个构型的能量储存系统20。可逆式泵/马达24设有输入/输出轴28，所述输入/输出轴28在泵/马达24操作为马达时能够在泵/马达24的动力作用下沿着第一方向旋转，且能够沿着相反的第二方向旋转以驱动泵/马达24来操作为泵。在操作为马达时，加压的工作流体(例如，油)被供送至泵/马达24以反向地驱动内部泵元件(未示出)，使得内部泵元件沿着第一方向驱动轴28，且工作流体经历压力下降。当操作为泵时，处于第一压力下的工作流体被引入泵/马达24中并被内部泵元件泵至更高压力。在任一操作模式下，泵/马达24通过隔离阀36在闭合回路中与可膨胀式蓄集器和贮存器组件32流通工作流体。
[0010]泵/马达24包括与可膨胀式蓄集器和贮存器组件32的第一孔口 42通过流体连通管路41流体地联接的第一进口 /出口 40。泵/马达24还包括与可膨胀式蓄集器和贮存器组件32的第二孔口 48通过流体连通管路47流体地联接的第二进口 /出口 46。隔离阀36沿着流体连通管路47定位在第二进口 /出口 46和第二孔口 48之间。可膨胀式蓄集器和贮存器组件32包括壳体50，所述壳体50在所示的构型中呈大致管状壳的形式，在每个端部处除了第一和第二孔口 42、48之外是闭合的。壳体50限定出包含大量工作流体的内部腔室54。然而，如下文详细描述，内部腔室54包括附加构件，所述附加构件将内部腔室54分成单独的部分或子腔室。
[0011]刚性支撑件56位于壳体50内侧。在所示出的构型中，刚性支撑件56是大致管状壳，其帮助限定出在内部的第一腔室或“主贮存器”58与外部的第二腔室或“次贮存器”59之间的边界。在所示出的构型中，主贮存器58是大致圆柱形的，且次贮存器59是大致圆环形的。可膨胀式蓄集器60定位在刚性支撑件56内侧。可膨胀式蓄集器60固定至第二孔口 48和刚性支撑件56中的至少一个，使得可膨胀式蓄集器60限定出与主贮存器58流体地隔开的可膨胀式蓄集器腔室62。蓄集器60的膨胀程度限于通过刚性支撑件56的存在而定的预定最大量。例如，可膨胀式蓄集器60在非加压状态或“非工作(at-rest)”状态下可与刚性支撑件56的内部隔开，如图1和2所示，且可在工作流体的内压力作用下膨胀至接触刚性支撑件56的内部。可膨胀式蓄集器60可以是包括至少一个柔性件的应变能蓄集器，所述至少一个柔性件在受到内压力时能够在刚性支撑件56内弹性地膨胀。可膨胀式蓄集器60可以是与共同转让的美国专利申请N0.12/897,442(以美国专利申请公开N0.2011/0079140公开于2011年4月7日)的教导之一类似的多层囊状物。例如，可膨胀式蓄集器60可包括多个不同的层，例如具有不同的刚度、断裂应变、对工作流体的耐抗性等的两个或更多个层60A、60B。其他结构的可膨胀式蓄集器60也可与此处公开的可膨胀式蓄集器和贮存器组件32 —起使用。
[0012]刚性支撑件56(例如，圆柱形壁)包括至少一个孔眼64，以使主贮存器58中的工作流体能够通过刚性支撑件56。在所示出的构型中，多个孔眼64设置在刚性支撑件56中。在所示出的构型中，所述多个孔眼64基本上(例如，均匀地)分布在形成刚性支撑件56的管的整个壁部分上。刚性支撑件56的具有孔眼64的部分被附加柔性件68覆盖，所述附加柔性件68可由一个或多个柔性层构造。在所示出的构型中，附加柔性件68是被构造成能(例如，宽松地或弹性伸张地)套在刚性支撑件56上的管状套筒。尽管被示为具有一致的厚度，但是附加柔性件68可在其长度的部分上具有降低的厚度(例如，形成更容易膨胀或屈曲的“工作区段”)。附加柔性件68的周界部分(其在所示出的构型中是套筒的两个相反的圆形端部)通过夹具70夹持到刚性支撑件56上，从而在附加柔性件68与刚性支撑件56之间形成密封。附加柔性件68因此限定出在附加柔性件68内侧的主贮存器58与附加柔性件68外侧的次贮存器59之间的柔性边界。除了支撑附加柔性件68以限定出柔性边界的非工作位置之外，刚性支撑件56的位于夹具70外侧的小的部分也在主和次贮存器58、59之间限定出固定的边界部分。在其他构型中，主和次贮存器58、59之间的基本上整个边界都通过附加柔性件68限定。壳体50中的填充孔口 72提供了到次贮存器59的选择性接近方式。
[0013]壳体中的附加孔口 74、76被设置用于实现主和次贮存器58、59之间的选择性的流体连通。孔口 74、76分别与主和次贮存器58、59流体地连通，且通过包括泵80的流体通道联接起来。在所示出的构型中，孔口 74、76通过壳体50外侧上的相应的流体管路84、86联接至泵80。在需要的情况下，泵80可设置在壳体50内侧，且通过内部流体通道选择性地联接主和次贮存器58、59，但是这会需要增加壳体50的大小，且会引入附加的复杂度。如下文详细描述，泵80使主贮存器58能够被至少加压至对预充可逆式泵/马达24有益的标称预充压力。泵80可以是轻型的电动式液压泵，但也可使用其他类型的泵。
[0014]在能量储存系统20的正常操作过程中，工作流体在主贮存器58和可膨胀式蓄集器腔室62之间通过可逆式泵/马达24来回移动。例如，轴28可联接至传统车辆驱动系，以便(例如，在减速、巡航过程中)从车辆驱动系获取能量，并将该能量储存为大量加压的工作流体(图3)，并随后通过使用所储存的能量通过使用所储存的加压的工作流体来将可逆式泵/马达24操作为马达，以向车辆提供驱动力(例如，添加至或替换通常由传统驱动系提供的动力)。系统20中的工作流体的量在正常操作中基本保持不变。然而，在使用泵/马达24将流体从主贮存器58泵至可膨胀式蓄集器腔室62时可能出现会导致不期望的空穴作用(cavitat1n)和额外噪音的情况。例如，“除气”操作、少量泄露和维修可能分别引起少量工作流体流失。为了保证最小化或消除空穴作用和额外噪音，泵80被操作以将工作流体从次贮存器59引入主贮存器58，从而由于附加柔性件68适应主和次贮存器58、59之间的某些较小容量变化而至少部分地使附加柔性件68 (如图2所示)膨胀，并在主贮存器58中产生工作流体的正预充压力。预充压力可被产生并被保持在大约2巴或更大。在某些构型中，预充压力被产生并被保持在大约2巴至大约15巴，或特别地在大约3巴至大约10巴，更特别地在大约3巴至大约5巴。适当的预充压力取决于比如所使用的主驱动泵的用途和类型等因素。并且，由于长进口管路和寒冷操作过程中的高油粘度产生的压力损失可增加所需的预充压力。然而，应当注意，某些应用场合、比如使用闭合系统的非混合(全液压式)车辆可保持超过15巴的预充压力。次贮存器59中的工作流体在能量储存系统20的操作中维持在近似大气压下，因为次贮存器59和主贮存器58之间的唯一流体连通是通过泵80，且在可膨胀式蓄集器和贮存器组件32内在次贮存器59和可膨胀式蓄集器腔室62之间不提供流体连通。
[0015]泵80可响应于主贮存器58内的工作流体压力的被测值(例如，由主贮存器58中的、并与用于控制泵80的操作的控制器联接的压力传感器测得)间歇地操作。在其他构型或操作模式下，泵80在能量储存系统20的操作过程中可持续地操作，且预充压力通过减压阀(未示出)被限制于一最大值。泵80还可被操作，以在初始使用时或在工作流体从系统20失去后用工作流体填充或补充系统20。通过使用泵80，预充压力可根据一个或多个系统参数而变化，所述一个或多个系统参数包括但不限于工作流体的温度、环境温度、可逆式泵/马达24的速度和具有系统20的车辆的速度。
[0016]尽管本发明的某些方面在以上被描述为当用于混合液压车辆中时具有特定益处，但是应当理解，本发明不限于这种应用场合。
[0017]本发明的各种特征和优点在权利要求中提出。
【权利要求】
1.一种可膨胀式蓄集器和贮存器组件，包括: 壳体，其限定出内部腔室，所述内部腔室被构造成内含工作流体； 至少部分地定位于所述壳体内的可膨胀式蓄集器，所述可膨胀式蓄集器包括至少一个柔性件，所述至少一个柔性件被构造成至少部分地浸入内部腔室内所包含的工作流体中； 定位在内部腔室中和可膨胀式蓄集器外侧的刚性支撑件，其中，所述刚性支撑件具有至少一个孔眼，以使工作流体能够通过；和 定位在刚性支撑件外侧的附加柔性件，所述附加柔性件的周界部分被密封至刚性支撑件的外侧，所述附加柔性件限定出在附加柔性件内侧的主贮存器和附加柔性件外侧的单独的次贮存器之间的柔性边界。
2.如权利要求1所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件还包括与可膨胀式蓄集器的内部连通的第一孔口和与主贮存器连通的第二孔口，第一和第二孔口被构造成:能通过壳体外侧的至少一个流体管路在可膨胀式蓄集器和主贮存器之间交换工作流体。
3.如权利要求2所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件还包括与主贮存器连通的第三孔口和与次贮存器连通的第四孔口，其中，壳体外侧的至少一个附加流体管路被构造成:能流体地联接第三和第四孔口。
4.如权利要求3所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件还包括在第三和第四孔口之间沿着所述至少一个附加流体管路定位的泵，所述泵被构造成:能保持主贮存器中的正预充压力。
5.如权利要求4所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述泵被构造成:能保持大约2巴至大约15巴的正预充压力。
6.如权利要求1所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件还包括壳体中的填充孔口，所述填充孔口与所述次贮存器连通。
7.如权利要求1所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述刚性支撑件是管，所述附加柔性件是套筒，所述套筒套着所述管延伸并在所述套筒的相反的第一和第二端部处密封至所述管。
8.如权利要求7所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述管包括一排孔眼，所述一排孔眼基本上分布在所述管的被所述套筒覆盖的整个壁部分上。
9.如权利要求7所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件还包括定位在套筒的第一端部处的第一圆形夹具和定位在套筒的第二端部处的第二圆形夹具，第一和第二圆形夹具接合在套筒上，以将套筒的第一和第二端部密封至所述管。
10.如权利要求1所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述可膨胀式蓄集器的所述至少一个柔性件包括两个不同的层。
11.一种能量储存系统，包括: 可逆式泵/马达，其具有第一进口 /出口和第二进口 /出口； 轴，其联接至可逆式泵/马达；和 可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其具有与第一进口 /出口经由第一流体管路连通的第一孔口和与第二进口 /出口经由第二流体管路连通的第二孔口，所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件包括: 壳体，其限定出内部腔室，所述内部腔室被构造成内含工作流体， 至少部分地定位于所述壳体内的可膨胀式蓄集器，所述可膨胀式蓄集器包括至少一个柔性件，所述至少一个柔性件被构造成至少部分地浸入内部腔室内所包含的工作流体中，其中，所述可膨胀式蓄集器的内部与所述第一孔口联接， 定位在内部腔室中和可膨胀式蓄集器外侧的刚性支撑件，其中，所述刚性支撑件具有至少一个孔眼，以使工作流体能够通过，和 定位在刚性支撑件外侧的附加柔性件，所述附加柔性件的周界部分被密封至刚性支撑件的外侧，所述附加柔性件限定出在附加柔性件内侧的主贮存器和附加柔性件外侧的次贮存器之间的柔性边界，其中，第二孔口与主贮存器连通。
12.如权利要求11所述的能量储存系统，其特征在于，所述可膨胀式蓄集器和贮存器组件还包括与主贮存器连通的第三孔口、与次贮存器连通的第四孔口以及联接第三和第四孔口的流体通道。
13.如权利要求12所述的能量储存系统，其特征在于，所述能量储存系统还包括在第三和第四孔口之间沿着所述流体通道定位的泵，所述泵被构造成:能保持主贮存器中的正预充压力。
14.如权利要求13所述的能量储存系统，其特征在于，所述泵被构造成:能保持大约2巴至大约15巴的正预充压力。
15.如权利要求11所述的能量储存系统，其特征在于，所述能量储存系统还包括壳体中的填充孔口，所述填充孔口与所述次贮存器连通。
16.如权利要求11所述的能量储存系统，其特征在于，所述刚性支撑件是管，所述附加柔性件是套筒，所述套筒套着所述管延伸并在所述套筒的相反的第一和第二端部处密封至所述管。
17.如权利要求16所述的能量储存系统，其特征在于，所述管包括一排孔眼，所述一排孔眼基本上分布在所述管的被所述套筒覆盖的整个壁部分上。
18.如权利要求16所述的能量储存系统，其特征在于，所述能量储存系统还包括定位在套筒的第一端部处的第一圆形夹具和定位在套筒的第二端部处的第二圆形夹具，第一和第二圆形夹具接合在套筒上，以将套筒的第一和第二端部密封至所述管。
19.如权利要求11所述的可膨胀式蓄集器和贮存器组件，其特征在于，所述可膨胀式蓄集器的所述至少一个柔性件包括两个不同的层。
【文档编号】F15B1/04GK104204545SQ201380015202
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月11日 优先权日:2012年3月20日
【发明者】S·J·贝斯利, W·P·多诺霍 申请人:罗伯特·博世有限公司