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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betätigen eines elektrohydraulischen
Cabrioverdecks oder eines Komfortantriebs im Kraftfahrzeug sowie
einem elektrohydraulischen System zur Ausführung eines solchen Verfahrens
nach der Gattung der unabhängigen
Ansprüche.
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Mit
der
DE 102 96 739
T5 ist ein Hydraulikkreislauf mit Rückführungsleitungsdosierventil
bekannt geworden, bei dem vier Proportionalventile mit einem doppelt
wirkenden Zylinder verbunden sind. Zwei der Proportionalventile
sind mit einer Druckmittelquelle verbunden, die anderen beiden Proportionalventile
sind über
eine gemeinsame Rückführungsleitung über ein
Rückführungsleitungsdosierventil
mit einem Tank verbunden. Es werden verschiedene Betriebsarten beschrieben,
bei denen insbesondere das Rückführungsleitungsdosierventil
zwischen den beiden Proportionalventilen und dem Tank zur Steuerung
der Druckmittelströme
moduliert wird. Es ist jedoch kein Betriebsverfahren offenbart,
bei dem der Kolben gezielt aktiv abgebremst werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Betätigungsverfahren
sowie das elektrohydraulische System zur Ausführung des Verfahrens mit den
Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
haben den Vorteil, dass durch das aktive Beaufschlagen des zu entleerenden
Stelldruckraums mit einem Druck von der Druckmittelquelle der Abbremsvorgang
gezielt gesteuert werden kann. Dabei wird das Ventil, das den zu
entleerenden Stelldruckraum mit der Druckmittelquelle verbindet, geöffnet, so
dass über
dieses Ventil ein Volumenstrom durch das Ventil fließt, das
den zu entleerenden Stelldruckraum mit dem Volumentank verbindet. Durch
das gezielte Schließen
des Ventils zwischen dem zu entleerenden Stelldruckraum und dem
Volumentank kann das Bremsverhalten des Kolbens aktiv beeinflusst
werden.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den
abhängigen Ansprüchen angegebenen
Ausführungen
möglich. Wird
das Ventil zwischen dem zu entleerenden Stelldruckraum und dem Volumentank
schlagartig geschlossen, liegt am zu entleerenden Stelldruckraum plötzlich ein
sehr hoher Gegendruck an, der den Kolben abrupt abbremst. Hierdurch
kann eine sehr effektive Vollbremsung realisiert werden.
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In
einem alternativen Verfahren wird das Ventil zwischen dem zu entleerenden
Stelldruckraum und dem Volumentank nicht schlagartig geschlossen, sondern
das Ventil auf eine vorgebbare Durchfluss-Position eingestellt,
so dass über
die Durchflussmenge durch dieses Ventil die Abbremsgeschwindigkeit
gesteuert werden kann.
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Zur
Realisierung einer sanften Abbremsung des Kolbens kann hierbei der
Volumenstrom durch dieses Ventil nach einem gewünschten Zeitverlauf geschlossen
werden. So kann beispielsweise anfangs noch ein größerer Volumenstrom
durch dieses Ventil zugelassen werden und erst nach einer gewissen
Zeitverzögerung
das Ventil vollständig
geschlossen werden. Dadurch wird eine zu heftige Verzögerung des
zu verstellenden Teils vermieden und es kann ein harmonischer Bewegungsablauf
des Stellglieds erzielt werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist der vorgebbare Zeitverlauf für die Durchflusssteuerung des
Ventils als ansteigende Rampe ausgebildet, die beispielsweise linear
ansteigt, bis das Ventil vollständig
geschlossen ist. Durch das Realisieren eines aktiven gezielten Bremsverhaltens
des Kolbens kann der Kolben in einer anderen Betriebsfunktion in
einem Eilgang betrieben werden. Dazu werden die vier Steuerventile
derart geschaltet, dass das Druckmittel vom zu entleerenden Stelldruckraum
wieder zum zu befüllenden
Stelldruckraum des Zylinders zurückgeführt wird.
Dadurch muss die Pumpe weniger Druckmittel fördern, wodurch der Kolben deutlich
schneller verstellt wird. Bei diesem Betriebszustand werden die
beiden Ventile, die die Stelldruckräume mit dem Tankvolumen verbinden,
geschlossen, wozu beispielsweise die Ventile mittels durch entsprechende Bestromung
aus ihrer Ruheposition gebracht werden. Gleichzeitig sind die beide
anderen Ventile, die die Stelldruckräume mit der Pumpe verbinden,
geöffnet,
was beispielsweise ebenfalls durch die aktive Bestromung der Ventile
realisiert wird. Durch eine solche Eilfunktion der Kolbenbetätigung kann
das elektrohydraulische System gleichzeitig zusätzlich einen Volumenstrom für eine zusätzliche
Verstellfunktion zur Verfügung
stellen.
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Zur
Realisierung des erfindungsgemäßen Betätigungsverfahren
ist es besonders vorteilhaft, wenn in dem elektrohydraulischen System
mindestens ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder mit jeweils vier
Ventilen angesteuert wird, wobei die Ventile, die die Stelldruckräume mit
dem Tankvolumen verbinden, als Proportionalventile ausgebildet sind und
die Ventile, die die Stelldruckräume
mit der Druckmittelquelle verbinden, als einfache Schaltventile
ausgebildet sind. Bei einer solchen Anordnung kann das aktive Bremsverfahren
besonders günstig realisiert
werden, da der Druck am zu entleerenden Stelldruckraum über das
Schaltventil sofort voll anliegt und über das entsprechende Proportionalventil zum
Tankvolumen hin variabel gesteuert werden kann. Werden für die vier
Steuerventile jeweils 2/2-Wegeventile verwendet, können diese
besonders günstig
und Bauraum sparend einem gemeinsamen kompakten Ventilblock angeordnet
werden, wodurch der Kolben sehr kostengünstig betätigt werden kann.
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Für das erfindungsgemäße aktive
Bremsverfahren des Kolbens ist es von Vorteil, wenn das erste und
dritte Ventil, das die Stelldruckräume mit dem Tankvolumen verbindet,
in ihrer Ruheposition geschlossen sind, wobei dies auch im stromlosen
Zustand durch elastische Rückstellelemente
bewirkt wird. Das zweite und vierte Ventil, die die Stelldruckräume mit
der Druckmittelquelle verbinden, sind in ihrer Ruheposition hingegen
geschlossen, so dass der Kolben bei einem Stromausfall in einem
Notbetrieb, beispielsweise manuell, verstellt werden kann. Bei einer
solchen Auslegung der Ventil-Ruhestellungen kann der erfindungsgemäße Eilgang
durch das gleichzeitige Bestromen aller vier Ventile realisiert werden.
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Sind
die Proportionalventile mit einer Verstärkerstufe der Steuereinheit
verbunden, kann an die Proportionalventile sehr einfach ein Steuersignal angelegt
werden, das den Zeitverlauf des Bremsvorgangs abbildet. Als Steuergröße kann
hierfür
der Spulenstrom verwendet werden, der über den Elektromagneten die
Stellposition des Ventils bestimmt.
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Sind
zwischen den vier Steuerventilen des Zylinders und dem Tankvolumen
bzw. der Druckmittelquelle keine weiteren Schaltventile oder Proportionalventile
angeordnet, kann mit insgesamt vier 2/2-Wegeventilen eine sehr effektive
und zuverlässige
hydraulische Schaltung für
das erfindungsgemäße Betätigungsverfahren
geschaffen werden. Durch den Wegfall weiterer Schalt-, Drossel-
oder Dosierventile werden einerseits zusätzliche Bauteile eingespart
und andererseits dadurch der Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung
erhöht.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 einen
hydraulischen Schaltplan eines elektrohydraulischen Cabrioverdecks,
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2 schematisch
ein erfindungsgemäßes aktives
Abbremsverfahren,
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3 schematisch
ein weiteres erfindungsgemäßes aktives
Abbremsverfahren,
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4 einen
Kurvenverlauf eines Steuersignals zu 2 und 3 und
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5 das
Schema eines erfindungsgemäßen Betätigungsverfahren
mit Schnelllauf.
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Die
in der 1 dargestellte hydraulische Betätigungsvorrichtung 1 umfasst
einen Hydraulikzylinder 2, in dem ein Kolben 3 längs verschiebbar
angeordnet ist. Um die Bewegung des Kolbens 3 auf eine
zu betätigende
Klappe oder beispielsweise ein Verdeck 100 eines Cabriolets
zu übertragen,
ist mit dem Kolben 3 eine Kolbenstange 4 fest
verbunden. Der Kolben 3 weist eine erste Kolbenfläche 5 auf,
die einen ersten Stelldruckraum 6 in dem Hydraulikzylinder 2 begrenzt.
Auf der von der ersten Kolbenfläche 5 abgewandten
Seite ist an dem Kolben 3 eine zweite Kolbenfläche 7 ausgebildet,
die entsprechend einen zweiten Stelldruckraum 8 in dem
Hydraulikzylinder 2 begrenzt. In Abhängigkeit von der auf den Kolben 3 wirkenden
resultierenden hydraulischen Kraft wird der Kolben 3 in
dem Hydraulikzylinder 2 in axialer Richtung verschoben.
Zum Erzeugen der hydraulischen Kraft auf den Kolben 3 ist über eine
erste Stelldruckleitung 9 der Druck in dem ersten Stelldruckraum 6 und über eine
zweite Stelldruckleitung 10 der Druck in dem zweiten Stelldruckraum 8 veränderbar. Die
erste Stelldruckleitung 9 verzweigt sich in einen ersten
Leitungszweig 11 und einen zweiten Leitungszweig 12.
Die zweite Stelldruckleitung 10 verzweigt sich in einen
dritten Leitungszweig 13 sowie einen vierten Leitungszweig 14. Über den
ersten Leitungszweig 11 ist der erste Stelldruckraum 6 mit
einem ersten Ventil 15 verbunden. Über den zweiten Leitungszweig 12 ist
der erste Stelldruckraum 6 mit einem zweiten Ventil 16 verbunden.
Dementsprechend ist der zweite Stelldruckraum 8 über einen
dritten Leitungszweig 13 mit einem dritten Ventil 17 und über den
vierten Leitungszweig 14 mit einem vierten Ventil 18 verbunden.
Der erste Stelldruckraum 6 und der zweite Stelldruckraum 8 sind über das
zweite Ventil 16 bzw. das vierte Ventil 18 mit
einer Druckmittelquelle 19 verbindbar. Als Druckmittelquelle 19 dient
im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Hydropumpe 19, die vorzugsweise als Konstantpumpe
ausgeführt ist.
Die Hydropumpe 19 ist zur Förderung in lediglich einer
Richtung vorgesehen und wird von einem Elektromotor 20 angetrieben,
der mit der Hydropumpe 19 über eine Welle 21 verbunden
ist. Die Hydropumpe 19 saugt Druckmittel über eine
Saugleitung 22 und einen darin angeordneten Filter 23 aus
einem Tankvolumen 24 an. Das von der Hydropumpe 19 angesaugte
Druckmittel wird von der Hydropumpe 19 in eine Arbeitsdruckleitung 25 gefördert. Die
Arbeitsdruckleitung 25 verzweigt sich in einen ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26 und
einen zweiten Arbeitsdruckleitungszweig 27. Der erste Arbeitsdruckleitungszweig 26 ist
mit dem zweiten Ventil 16 verbunden. Der zweite Arbeitsdruckleitungszweig 27 ist mit
dem vierten Ventil 18 verbunden. Über das zweite Ventil 16 kann
eine durchströmbare
Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26 und dem
zweiten Leitungszweig 12 hergestellt werden, so dass das
von der Hydropumpe 19 in die Arbeitsdruckleitung 25 geförderte Druckmittel über den
ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26, den zweiten Leitungszweig 12 sowie
die erste Stelldruckleitung 9 in den ersten Stelldruckraum 6 strömt und dort
die erste Kolbenfläche 5 mit
einer hydraulischen Kraft beaufschlagt. Ebenso kann durch das vierte
Ventil 18 der zweite Arbeitsdruckleitungszweig 27 mit
dem vierten Leitungszweig 14 durchströmbar verbunden werden. Das
von der Hydropumpe 19 in die Arbeitsdruckleitung 25 geförderte Druckmittel
strömt
dann über
den zweiten Arbeitsdruckleitungszweig 27, den vierten Leitungszweig 14 sowie
die zweite Stelldruckleitung 10 in den zweiten Stelldruckraum 8.
Dort wird die zweite Kolbenfläche 7 mit
einer hydraulischen Kraft beaufschlagt. Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die erste Kolbenfläche 5 und
die zweite Kolbenfläche 7 unterschiedlich
groß. Werden
daher die erste Kolbenfläche 5 und
die zweite Kolbenfläche 7 beide
mit dem von der Hydropumpe 19 erzeugten Druck beaufschlagt,
so bewegt sich der Kolben 3 samt der Kolbenstange 4 in
der 1 nach rechts in Richtung 64 und verringert
damit das Volumen des zweiten Stelldruckraums 8.
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Der
erste Stelldruckraum 6 und der zweite Stelldruckraum 8 sind über das
erste Ventil 15 bzw. das dritte Ventil 17 zu dem
Tankvolumen 24 hin entspannbar. Hierzu ist durch das erste
Ventil 15 eine durchströmbare
Verbindung von dem ersten Leitungszweig 11 in das Tankvolumen 24 herstellbar. Damit
wird bei einer entsprechenden Schaltstellung des ersten Ventils 15 der
erste Stelldruckraum 6 über die
erste Stelldruckleitung 9 und den ersten Leitungszweig 11 in
das Tankvolumen 24 entspannt. Befindet sich das dritte
Ventil 17 in einer entsprechenden Stell-Position, so wird
der dritte Leitungszweig 13 mit dem Tankvolumen 24 verbunden
und der zweite Stelldruckraum 8 über die zweite Stelldruckleitung 10 sowie
den dritten Leitungszweig 13 in das Tankvolumen 24 entspannt.
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Die
Ventile 15 bis 18 sind bevorzugt 2/2-Wegeventile,
die jeweils durch eine Feder belastet in ihrer Ruheposition gehalten
werden. Das erste Ventil 15 wird durch eine erste Feder 28 in
einer Position gehalten, in der eine durchströmbare Verbindung von dem ersten
Leitungszweig 11 zu dem Tankvolumen 24 besteht.
In entgegen gesetzter Richtung wird das erste Ventil 15 durch
die Kraft eines Elektromagneten 32 beaufschlagt, der bei
entsprechender Bestromung das erste Ventil 15 in eine erste
Schaltposition bringt, in der der Durchfluss gesperrt ist. In dieser
ersten Schaltposition des ersten Ventils 15 ist damit ein
Entspannen des ersten Stelldruckraums 6 über den
ersten Leitungszweig 11 in das Tankvolumen 24 nicht möglich. Wird
der erste Elektromagnet 32 nicht bestromt, so bringt die
erste Feder 28 das erste Ventil 15 zurück in seine
zweite Schaltposition, in der der erste Stelldruckraum 6 in
das Tankvolumen 24 entspannt wird. Anders als das erste
Ventil 15 wird das zweite Ventil 16, das parallel
zu dem ersten Ventil 15 angeordnet ist, durch die Kraft
einer zweiten Feder 29 in Richtung der ersten Schaltposition
als Ruheposition beaufschlagt. So lange ein in entgegen gesetzter
Richtung wirkender zweiter Elektromagnet 32 nicht bestromt
ist, ist damit keine durchströmbare Verbindung
zwischen dem ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26 sowie
dem zweiten Leitungszweig 12 hergestellt. Erst wenn der
zweite Elektromagnet 33 bestromt wird, wird das zweite
Ventil 16 in Richtung seiner zweiten Schaltstellung betätigt, in
der Druckmittel aus dem ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26 in
den zweiten Leitungszweig 12 strömen kann. In dieser zweiten
Schaltposition des zweiten Ventils 16 wird Druckmittel
von der Hydropumpe 19 in den ersten Stelldruckraum 6 gefördert. Das
dritte Ventil 17 entspricht in seinem Aufbau dem ersten
Ventil 15, wobei es durch eine dritte Feder 30 in
seiner zweiten Stell-Position
gehalten wird, in der der zweite Stelldruckraum 8 in Richtung
des Tankvolumens 24 entspannt wird. Entgegen der Kraft
der dritten Feder 30 wirkt ebenfalls ein Elektromagnet 34,
der das dritte Ventil 17 mit einer Kraft in Richtung der
ersten Schaltstel lung beaufschlagt. Schließlich ist auch das vierte Ventil 18 mit
einer vierten Feder 31 beaufschlagt, die es in seiner Ruheposition
hält. Die
Ruheposition des vierten Ventils 18 ist wie bei dem zweiten
Ventil 16 die erste Schaltposition des Ventils, in der
der Durchfluss gesperrt ist. Entgegen der Kraft der vierten Feder 31 ist
an dem vierten Ventil 18 ein vierter Elektromagnet 35 angeordnet,
der bei einem entsprechenden anliegenden Signal das vierte Ventil 18 in
seine zweite Schaltposition bringt. In der zweiten Schaltposition des
vierten Ventils 18 wird durch die Hydropumpe 19 der
zweite Stelldruckraum 8 bedrückt.
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Bei
der gewählten
Ausführung,
bei der in Ruhe das erste Ventil 15 und das dritte Ventil 17 in
ihrer zweiten Schaltposition (geöffnet)
gehalten werden und gleichzeitig durch die entsprechenden Federn das
zweite Ventil 16 und das vierte Ventil 18 in ihrer ersten
Schaltposition (geschlossen) gehalten werden, wird erreicht, dass
der Druck in dem ersten Stelldruckraum 6 und in dem zweiten
Stelldruckraum 8 dem Druckniveau des Tankvolumens 24 entspricht. Der
Hydraulikzylinder 2 ist damit drucklos. Es ist jedoch ebenso
denkbar, die jeweils andere Schaltposition der Ventile 15–18 als
Ruheposition zu wählen. Wichtig
ist dabei lediglich, dass die paarweise einer Stelldruckkammer 6, 8 zugeordneten
Ventile 15, 16 bzw. 17, 18 als
Ruheposition jeweils unterschiedliche Schaltpositionen aufweisen.
Vorzugsweise stimmen die Schaltpositionen des ersten und zweiten
Ventils 15, 16 und des dritten und vierten Ventils 17, 18 paarweise überein,
so dass die Ruheposition des ersten Ventils 15 der Ruheposition
des dritten Ventils 17 und die Ruheposition des zweiten
Ventils 16 der Ruheposition des vierten Ventils 18 entspricht.
Die vier Elektromagneten 32–35 zur Betätigung der
Ventile 15–18 werden über eine
elektrische Leitung 36 angesteuert. Die elektrische Leitung 36 kann
z. B. ein Teil eines Bussystems sein, über das die Elektromagneten 32–35 individuell
und unabhängig
voneinander angesteuert werden können.
Die elektrische Leitung 36 ist mit einem Steuergerät 37 verbunden. Über das
Steuergerät 37 werden
die Schaltpositionen der Elektromagneten 32–35 definiert
und dementsprechend ein jedem Elektromagneten 32–35 individuell
bemessener Strom zugeführt.
Um z. B. den Öffnungs-
oder Schließvorgang
eines Verdecks eines Cabriolets zu starten, wird dem Steuergerät 37 durch
einen Betätigungsschalter 38 ein
entsprechendes Startsignal übermittelt.
Um das Ende eines Stellvorgangs erkennen zu können, ist mit einem Eingang
des Steuergeräts 37 eine
Signalleitung 39 verbunden, über die dem Steuergerät 37 ein
Spannungssignal eines Wegmessers 41 zugeführt wird.
Durch den Wegmesser 41 kann die jeweilige Position der
Kolbenstange 4 erfasst werden, so dass beispielsweise gegen Ende
einer Stellbewegung die Drehzahl des Elektromotors 20 reduziert
werden kann. Durch eine Drehzahlreduzierung des Elektromotors 20 wird
von der als Kon stantpumpe ausgeführten
Hydropumpe 19 eine kleinerer Volumenstrom in die Arbeitsdruckleitung 25 gefördert. Die
Stellbewegung verlangsamt sich daher. Über Ein/Ausgänge 40 kommuniziert
das Steuergerät 37 mit
anderen Baugruppen des Fahrzeugs. Einer dieser Ausgänge kann
z. B. die Drehzahl des Elektromotors 20 steuern.
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In 1 sind
das erste Ventil 15 und das dritte Ventil 17 als
Proportional-Ventile ausgebildet, deren Durchlassstrom über die
Steuereinheit 37 variabel einstellbar ist. Die Ruheposition
des ersten und des dritten Ventils 15, 17 stellt
hierbei eine offene, durchströmbare
Verbindung zwischen dem Stellraum 6 und dem Tankvolumen 24 dar,
so dass bei einem unbestromten Ventil 15, 17 die
Stelldruckräume 6, 8 auf
gleichem Druckniveau mit dem Tankvolumen 24 liegt. Dabei
sind die beiden Ventile 15, 17 direkt und unmittelbar
mit dem Tankvolumen 24 verbunden, wobei insbesondere keine
weiteren Steuerventile zwischen den Ventilen 15, 17 und
dem Tankvolumen 24 angeordnet sind. Der Ausgang 49 des
ersten und dritten Ventils 15, 17 ist dabei jeweils
durch eine separate Leitung 50, 51 direkt mit
dem Tankvolumen 24 verbunden. Das zweite Ventil 16 und
das vierte Ventil 18 sind jeweils als Schaltventile ausgebildet,
die einen sperrenden Zustand und einen durchlassenden Zustand aufweisen.
Dabei ist der sperrende Zustand als Ruheposition ausgebildet, so
dass bei einem Stromausfall die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle 19 und
den Stelldruckräumen 6, 8 unterbrochen
ist. Die Anordnung mit zwei Proportional-Ventilen, die jeweils mit
dem Tankvolumen 24 verbunden sind, und zwei Schaltventilen,
die mit der Druckmittelquelle 19 verbunden sind ist besonders
vorteilhaft für 2/2-Wegeventile 15 bis 18 herstellbar,
da hierbei alle vier 2/2-Wegeventile, bzw. gegebenenfalls weitere Vierereinheiten
für zusätzliche
Kolben 3 günstig
in einem gemeinsamen Ventilblock herstellbar sind. Optional weist
die Hydraulikschaltung einen oder mehrere Drucksensoren 54 auf,
wie in 1 gestrichelt dargestellt ist. Der Drucksensor 54 ist
dabei zwischen dem Stelldruckraum 8 und den parallel geschalteten Ventilen 17, 18 in
der Stelldruckleitung 10 angeordnet. Dabei wird der Druck
an der Zylinderausgangsseite des Stellraums 8 erfasst und
ein Drucksignal 56 an die Auswerteeinheit 58 weitergeleitet.
Die Auswerteeinheit 58 weist einen Druckregler 60 auf,
mittels dessen ein Stellsignal 62 generiert wird, mit dem die
Proportional-Ventile 15, 17 angesteuert werden. Die
Auswerteeinheit 58 ist dabei beispielsweise in das Steuergerät 37 integriert.
In der Auswerteeinheit 58 können hierbei Informationen über die
Positionen der Geschwindigkeit der Kolbenstange 4 gewonnen werden,
wodurch über
die elektrische Ansteuerung der Proportional-Ventile 15, 17 ein
Regelkreislauf geschaffen werden kann. Bewegt sich beispielsweise die
Kolbenstange 4 in Pfeilrichtung 64 nach rechts kann über den
eingezeich neten Drucksensor 54 ein Stellsignal 62 für das Proportional-Ventil 17 generiert werden,
das direkt die Verstellgeschwindigkeit der Kolbenstange 4 über die
Auslassgeschwindigkeit des Druckmittels aus dem Stellraum 8 in
das Tankvolumen 24 regelt. Dabei ist die Verstellbewegung
der Kolbenstange 4 völlig
unabhängig
von der Druckmittelquelle 19 aufgebrachten Leistung, bzw.
im Stelldruckraum 6 aufgebauten Druck. In gleicher Weise kann
in die Stelldruckleitung 9 zwischen dem Stelldruckraum 6 und
den beiden Ventilen 15, 16 ein weiterer Drucksensor 54 eingebaut
werden, um die Einschubbewegung der Kolbenstange 4 entsprechend über das
Proportional-Ventil 15 zu steuern.
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In
einer weiteren, nicht dargestellten Variante der hydraulischen Schaltung
ist das zweite Ventil 16 und das vierte Ventil 18 als
Proportional-Ventil und das erste Ventil 15 und das dritte
Ventil 17 als Schaltventil ausgebildet. Hierbei wird die
Verstellgeschwindigkeit der Kolbenstange 4 nicht über den
Abfluss des Druckmittels aus den Stelldruckräumen 6 und 8 gesteuert,
wie dies in der Schaltung gemäß 1 der
Fall war, sondern über
die Zufuhr des Druckmittels und der Druckmittelquelle 19 über die
Proportional-Ventile 16, 18 in die Stelldruckräume 6, 8 hinein. Hierbei
kann wiederum unabhängig
vom Volumenstrom der Druckmittelquelle 19 der Zufluss des Druckmittels
in den Stelldruckraum 6 oder 8 über die variable
Durchflusssteuerung der Proportional-Ventile 16 bzw. 18 gesteuert
werden.
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Es
ist für
den Fachmann selbstverständlich, dass
sich die beschriebene Betätigungsvorrichtung 1 nicht
auf die Anwendung mit lediglich einem Hydraulikzylinder 2 beschränkt. Anstelle
des einen Kolbens 3 können
in den Schaltungen gleichzeitig auch mehrere Kolben 3 angesteuert
werden oder mehrere Schaltungen für mehrere Kolben 3 nebeneinander aufgebaut
werden Vielmehr ist eine Anwendung zusammen mit mehreren Hydraulikzylindern 42 möglich. Sind
die weiteren Hydraulikzylinder 42 jeweils wiederum als
doppelt wirkende Hydraulikzylinder 42 ausgeführt, so
ist jedem der so entstehenden Stelldruckräume der weiteren Hydraulikzylinder 42 ein Paar
von Ventilen zugeordnet, wie dies für den Hydraulikzylinder 2 in
der 1 dargestellt ist. Die beschriebenen Schaltungen
können
besonders vorteilhaft für
die Verstellung des Cabrio-Verdecks verwendet werden, bei dem die
einzelnen zueinander beweglich angeordneten Verdeckteile jeweils
mit einer Kolbenstange 4 verbunden sind, um diese automatisch
zu verstellen. In einer weiteren Anwendung der hydraulischen Schaltung
können
insbesondere auch dreh- oder kippbare Teile am Kraftfahrzeug, wie
Verschlüsse
oder Klappen mittels dem dargestellten Komfortantrieb verstellt
werden.
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In 2 ist
schematisch das erfindungsgemäße Betätigungsverfahren
anhand der Schaltung gemäß 1 mit
den entsprechenden Volumenströmen 83 dargestellt.
Der Kolben 3 wird aus seiner Verstellbewegung in Richtung 64,
bei der der erste Stelldruckraum 6 befällt und der zweite Stelldruckraum 8 entleert
wird, aktiv abgebremst. Hierbei wird das Ventil 16, das
die Druckmittelquelle 19 mit dem ersten Stelldruckraum
verbindet, geschlossen, und das als Schaltventil 66 ausgebildete
Ventil 18, das die Druckmittelquelle 19 mit dem
zweiten Stelldruckraum 8 verbindet, geöffnet. Wird nun das Ventil 17 geschlossen, steigt
der Druck am Stelldruckraum 8 stark an, wodurch der Kolben 3 aktiv
abgebremst wird. Entsprechend der Ruhestellungen der Ventile 15–18 sind beim
Bremsvorgang nur die Ventile 17 und 18 bestromt,
wie dies durch einen kleinen Blitz 90 an den Elektromagneten 34, 35 dargestellt
ist. Das Ventil 17 ist hier als Proportionalventil 68 ausgebildet,
sodass das Ventil 17 nach einem vorgebbaren Kurvenverlauf 84 geschlossen
werden kann. Dabei wird die Stellposition des Proportionalventils 68 durch
ein Steuersignal 72, beispielsweise ein Erregerstrom für den Elektromagneten 34 des
Ventils 17, angesteuert. Der Steuereinheit 37 werden
beispielsweise Druck- und/oder Wegsignale der Sensoren 41, 54 zugeführt, die
zur Generierung des Steuersignals 72 verwendet werden können.
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3 zeigt
ein weiteres Verfahren zur aktiven Reduzierung der Verstellgeschwindigkeit
des Kolbens 3, bei dem nach dem normalen Verstellbetrieb
des Kolbens – beispielsweise
in Verstellrichtung 64 – das erste Ventil 15 geöffnet wird.
Hierdurch fließt Druckmittel
von der Druckmittelquelle 19 über das offene Ventil 16.
Ein Teil des Volumenstroms fließt dann
direkt über
das zumindest teilweise geöffnete Ventil 15 in
den Volumentank 24 zurück.
Dabei verringert sich der Volumenstrom, der in den zu befüllenden
Stelldruckraum 6 fließt.
Der Öffnungsvorgang des
Ventils 15 kann dabei durch einen bestimmten Kurvenverlauf 84 vorgegeben
werden, um den Zustrom in den Stelldruckraum 6 zu steuern.
Gleichzeitig wird das Ventil 17, das den zu entleerenden
Stelldruckraum 8 mit dem Volumentank 24 verbindet,
definiert geschlossen, so dass auch über das Ventil 17, wie
bei der Ausführung
nach 2, die Kolbenbewegung gezielt abgebremst werden
kann. Bei diesem Verfahren kann die Geschwindigkeitsreduzierung
in eine Verstellrichtung 64 entweder über das Öffnen des Ventils 15 oder über das
Schließen
des Ventils 17 oder durch eine Kombination der beiden Vorgänge gezielt
gesteuert werden. Entsprechend kann natürlich bei einer umgekehrten
Verstellrichtung (Einfahren des Kolbens 3 entgegen Richtung 64)
der Kolben 3 analog mittels einer ausgetauschten Ansteuerung der
beiden Ventile 15, 16 mit den Ventilen 17, 18 aktiv abgebremst
werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob bei einem Verstellvorgang
des Kolbens in Richtung 64 oder in Gegendrichtung, auf
den Kolben eine äußere Zugkraft 95 oder
Druckkraft 96 einwirkt. Mit den beschrieben Verfahren können dadurch
alle Bewegungen des Verstellvorgangs des Cabrio-Verdecks 100 in beiden Richtungen
aktiv abgebremst werden.
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4 zeigt
beispielhaft zwei Kurvenverläufe 84,
mittels derer das Ventil 17, das den zu entleerenden Stelldruckraum 8 mit
dem Tankvolumen verbindet, oder das Ventil 15, das den
zu befüllenden
Stelldruckraum 6 mit dem Tankvolumen verbindet, zur definierten
Abbremsung des Kolbens 3 angesteuert werden kann. Auf der
Y-Achse ist das Steuersignal 72 dargestellt, beispielsweise
ein Strom- oder Leistungssignal zur elektrischen Versorgung der
Spule des Elektromagneten (34). Dabei dient als Steuersignal 72 vorzugsweise
ein pulsweitenmoduliertes PWM-Signal, das beispielsweise zum vollständigen Schließen des
Ventils 17 bei einer „Geschlossen-Position 73" eine Pulsverhältnis von
100% aufweist. Bei der ersten Kurve 85 beginnt der Schließvorgang
des Ventils 17 am Startpunkt 87, wobei die Verstellposition
des Ventils 17 linear verstellt wird, bis das Ventil 17 am
Endpunkt 88 vollständig
geschlossen ist. Bei einer alternativen Verstell-Kurve 86 wird
das Ventil 17 zuerst langsam und dann immer schneller geschlossen,
wobei der Schließvorgang
nach einer beliebig vorgebbaren Verlauf 84 – beispielsweise
gemäß einer
Exponentialkurve 86 – gesteuert
werden kann. Der Kurvenverlauf 84 für den Schließvorgang
des Ventils 17 kann beispielsweise gegenüber der
Zeit, gegenüber
einem Druckzustand des Systems 1, oder gegenüber dem
Weg des Kolbens 3 oder einem Verstellwinkel eines Verdeckteils 100 als
X-Achse 92 vorgegeben werden. Besonders einfach ist ein
fest vorgegebener Steuersignalverlauf 84 gegenüber der Zeit
realisierbar.
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Bei
einer weiteren Ausführung
wird der Kurvenverlauf 84 durch einen Regelkreis gebildet,
bei dem ein Sensorsignal 41, 56 des hydraulischen
Systems 1 als Regelgröße 91 verwendet
wird. Als Sensorsignal kann neben dem Stellweg des Zylinders 3 und
dem Druck an einem bestimmten Messpunkt auch ein Drehwinkel der
Kinematik des Cabrio-Verdecks 100 verwendet
werden. Hierbei ist der Kurvenverlauf 84 nicht unveränderbar
vorgegeben, sondern wird durch die Regelgröße 91 während des
Verstellvorgangs bestimmt. Die Steuerung bzw. Regelung nach dem
Kurvenverlauf 84 kann sowohl für das Öffnen des Ventils 15 nach 3 als
auch für
das Schließen
des Ventils 17 gemäß 2 und 3 in eine
Verstellrichtung 64 angewandt werden. Entsprechend umgekehrt
werden die Ventile 17, 15 bei der entgegengesetzten
Verstellrichtung des Kolbens 3 angesteuert.
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5 zeit
eine Ergänzung
des erfindungsgemäßen Betätigungsverfahren,
bei dem vor dem gezielten Abbremsen des Kolbens eine Verstellung
in Richtung 64 im Schnelllauf dargestellt ist. Zum schnellen
Verstellen des Kolbens 3 wird zusätzlich zum „normalen" Befüllen
des ersten Stelldruckraums 6 durch die Druckquelle 19 über das
Ventil 16 auch Druckmittel vom zweiten Stelldruckraum 8 in
den Stelldruckraum 6 geleitet. Hierzu wird das Ventil 17, das
den zu entleerenden Stelldruckraum 8 mit dem Druckmitteltank 24 verbindet
geschlossen, was in diesem Fall durch eine Bestromung des Elektromagneten 34 realisiert
wird. Hingegen wird das Ventil 18, das den zu entleerenden
Stelldruckraum 8 mit dem Druckmittelquelle 19 verbindet,
geöffnet,
wodurch das Druckmittel an der Druckmittelquelle 19 vorbei
direkt in das Ventil 16 geführt wird, wo es mit dem aus der
Druckmittelquelle 19 geförderten Druckmittel zusammentrifft
und durch das Ventil 16 in den zu befüllenden Stelldruckraum 6 geleitet
wird. Dadurch muss die Pumpe 19 – verglichen mit dem normalen
Verstellvorgang – weniger
Förderleistung
aufbringen, wodurch ein Schnelllauf des Verstellvorgangs erzielt werden
kann. Aufgrund des in 2 und 3 dargestellten
gezielten Abbremsvorgangs kann ein solcher Schnelllauf gezielt abgebremst
werden, ohne dass hierbei ein Schaden aufgrund eines Aufpralls an einem
Anschlag entsteht.
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Es
sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und der Beschreibung
dargestellten Ausführungsbeispiele
vielfältige
Kombinationsmöglichkeiten
der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. Beispielsweise
kann die Anzahl und Anordnung der Drucksensoren 54 und
der Wegsensoren 41 variiert werden, um ein entsprechendes Steuersignal 72 zu
generieren. Andererseits kann ein beliebiger Kurvenverlauf 84 fest
vorgegeben, beispielsweise im Steuergerät 37 gespeichert werden. Die
Betätigungsverfahren
nach 2 und 4 können sowohl kombiniert, als
auch jeweils für
sich angewendet werden. Die hydraulische Schaltung 1 – insbesondere
die Verwendung von Schalt- oder Proportionalventilen 66, 68 kann
ebenfalls an das konkrete Betätigungsverfahren
angepasst werden.