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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung zum Ansteuern und Versorgen mindestens zweier hydraulischer Arbeitsräume mindestens eines als Verbraucher dienenden Motorlagers, mit einer Versorgungseinrichtung und mit einer Druckregeleinrichtung zur Beeinflussung des Mediendruckes in den zumindest zwei, von der Versorgungseinrichtung mit Medium versorgbaren Arbeitsräumen des jeweiligen Verbrauchers, wobei eine Einrichtung zur Teilung des Medienstroms von der Versorgungseinrichtung zu den zumindest zwei Arbeitsräumen des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Steuervorrichtung zur Versorgung von zumindest zwei hydraulischen Arbeitsräumen eines oder mehrerer hydraulischer Verbraucher.
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Hydraulische Steuervorrichtungen zum Ansteuern und Versorgen mindestens zweier hydraulischer Arbeitsräume mindestens eines als Verbraucher dienenden Motorlagers sind im Fahrzeugbau, insbesondere im Schienen- oder Kraftfahrzeugbau, eingesetzt und bekannt. Die von dahingehenden hydraulischen Steuervorrichtungen angesteuerten und versorgten Motorlager dienen beispielsweise dazu, Antriebseinheiten aus Motoren und Getrieben von Fahrzeugen auf einzelnen Lagerpunkten, beispielsweise eines Tragrahmens des jeweiligen Fahrzeugs, abzustützen und festzulegen. Insbesondere werden von den dahingehenden Motorlagern Gewichts-, Traktions- und Trägheitskräfte der Antriebseinheiten aufgenommen und/oder Stellfunktionen zwischen dem Tragrahmen und der jeweiligen Antriebseinheit übernommen. Stellfunktionen können beispielsweise zur Veränderung der Schwerpunktlage eines Fahrzeugs, beispielsweise zum Zwecke der Verbesserung der Kurvenstabilität eines dahingehenden Fahrzeugs, dienen.
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Die
EP 1 580 452 A1 zeigt ein hydraulisch gedämpftes Aggregatelager für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Hydraulikkammer und/oder mit einem gasgefüllten Ausgleichsraum. Um ein Aggregatelager vorzuschlagen, das hinsichtlich seiner statischen und dynamischen Eigenschaften verbessert an die Betriebsbedingungen in Kraftfahrzeugen anpassbar und baulich vereinfacht ausgebildet ist, ist bei dem bekannten gedämpften Aggregatelager vorgesehen, dass wenigstens eine Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen ist, die einerseits mit wenigstens einer Druckmittelquelle und andererseits mit dem Aggregatelager verbunden ist. Die Regel- und/oder Steuereinrichtung bewirkt eine geregelte und/oder gesteuerte Druckänderung in der Hydraulikkammer und/oder in dem Ausgleichsraum des hydraulisch gedämpften Aggregatelagers. Dadurch kann das Aggregatelager vorteilhaft als steuer- und/oder regelbarer Aktuator eingesetzt werden. Mit dem hydraulisch gedämpften Aggregatelager ist zum einen eine geregelte Einflussnahme auf den Fahrkomfort eines Kraftfahrzeugs in einfacher Weise möglich. Zum anderen kann mit dem Aggregatelager eine unerwünschte Relativbewegung eines Aggregates, wie etwa einer Verbrennungskraftmaschine, zu einem Fahrzeugrahmen vermieden werden.
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Die
DE 40 21 039 C2 beschreibt ein aktives, hydraulisch dämpfendes Motorlager für Kraftfahrzeuge, mit einer von einer gummielastischen Umfangswand umgebenen Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer, die über einen Überströmkanal in einer Zwischenplatte miteinander in Verbindung stehen, sowie mit einem Entkoppelungsystem mit Tilgermasse für hochfrequente Schwingungen, das zumindest teilweise außerhalb der Ausgleichskammer angeordnet und in Abhängigkeit vorgegebener Betriebsparameter, die von einem Sensor erfassbar sind, elektrodynamisch in Schwingungen versetzbar ist.
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Die
DE 10 2006 044 320 A1 beschreibt ein aktives Lager zur Befestigung einer Antriebseinheit an einem Tragrahmen eines Fahrzeugs, umfassend wenigstens ein passives, elastisches Lagerelement, wenigstens einen Aktuator, einen Sensor zur Messung von Schwingungen der Antriebseinheit, eine dem Aktuator zugeordnete Regelungseinrichtung, welche die Messsignale des Sensors verarbeitet und die den Aktuator so ansteuert, dass die von der Antriebseinheit erzeugten Schwingungen in der Lagerung aktiv gedämpft und/oder frequenzverschoben werden. Ferner beschreibt die Druckschrift ein Verfahren zur Verringerung von über eine Lagerung von einer Antriebseinheit zu einem Tragrahmen eines Fahrzeugs übertragenen Schwingungen. Dabei ist vorgesehen, dass für die Lagerung ein aktives Lager verwendet wird, wobei zusätzlich zur aktiven Schwingungsdämpfung mit dem Sensor des aktiven Lagers die von der Antriebseinheit erzeugten Schwingungen analysiert werden, um Betriebspunkte, die unerwünschte Schwingungen auslösen, zu vermeiden oder schnell zu durchfahren und/oder den Betriebszustand der Antriebsmaschine zu überwachen.
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Eine nachveröffentlichte Patentanmeldung der Schutzrechtsinhaberin beschreibt unter anderem eine gattungsgemäße hydraulische Steuervorrichtung zum Ansteuern und Versorgen mindestens zweier hydraulischer Arbeitsräume mindestens eines als Verbraucher dienenden Motorlagers. Es ist eine Versorgungseinrichtung und eine Druckregeleinrichtung zur Beeinflussung des Mediendruckes in den zumindest zwei, von der Versorgungseinrichtung mit Medium versorgbaren Arbeitsräumen des jeweiligen Verbrauchers vorgesehen, wobei eine Einrichtung zur Teilung des Medienstroms von der Versorgungseinrichtung zu den zumindest zwei Arbeitsräumen des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers in Form eines Knotenpunktes in einer Medienleitung zwischen der Versorgungseinrichtung und den Verbrauchern vorgesehen ist.
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Die dahingehenden hydraulischen Steuervorrichtungen, beispielsweise zur Versorgung von Verbrauchern mit unterschiedlichem Schluckvolumen mit Medium, sind verbesserungsfähig, da diese regelmäßig hohe Verlustleistungen aufweisen. Zudem ist es bei hydraulischen Steuervorrichtungen der gattungsbildenden Art üblich, Speicherladeschaltungen anzuwenden. Die bekannten hydraulischen Steuervorrichtungen sind somit auch in Bezug auf eine Reduktion ihrer Komponentenzahl und ihres Montage- und Fertigungsaufwandes noch verbesserungsfähig.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuervorrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass diese eine verringerte Verlustleistung und einen verminderten Fertigungs- und Montageaufwand und verminderte Kosten aufweist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer dahingehenden hydraulischen Steuervorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgaben werden mit einer hydraulischen Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit und mit einem Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Steuervorrichtung gemäß einem nebengeordneten Anspruch gelöst.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur Teilung des Medienstroms von der Versorgungseinrichtung zu den zumindest zwei Arbeitsräumen des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers den Medienstrom unabhängig von der tatsächlich herrschenden Last am jeweiligen Verbraucher in einem fest vorgebbaren Verhältnis in Teil-Medienströme zu den zumindest zwei Arbeitsräumen des jeweiligen Verbrauchers aufteilt. Durch diese konstruktive Maßnahme ist eine an ein jeweiliges Schluckvolumen eines jeweiligen Verbrauchers angepasste Versorgung mit Medium ermöglicht und Verlustleistungen der hydraulischen Steuervorrichtung sind verringert. Die Versorgungsvorrichtung stellt hierbei stets für die zumindest zwei hydraulischen Arbeitsräume den jeweils erforderlichen Medienstrom bereit. Durch diese konstruktive Maßnahme ist es möglich, dass beispielsweise eine Speicherladeschaltung zum Versorgen der hydraulischen Arbeitsräume mit Medium entfallen kann. Zudem können die bei Speicherladeschaltungen erforderlichen Einrichtungen zur Regelung eines Mediendruckes an einer Ausgangsseite eines Medienspeichers entfallen. Die erfindungsgemäße hydraulische Steuervorrichtung ist dadurch einfach aufbaubar und benötigt insbesondere zu ihrem Aufbau weniger Bauteile, was die erforderlichen Fertigungs- und Montagekosten der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuervorrichtung senkt.
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Es ist vorteilhaft, die Einrichtung zur Teilung des Medienstroms durch einen Stromteiler zu bilden. Die Druckregeleinrichtung der hydraulischen Steuervorrichtung weist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Steuer- und/oder Regelkreis mit einer Recheneinheit und zumindest jeweils einen Drucksensor zur Bestimmung des jeweiligen Mediendruckes in dem jeweiligen Arbeitsraum auf. Der Steuer- und/oder Regelkreis regelt den Mediendruck an einem Ausgang der Medienquelle und/oder an der jeweiligen Druckregeleinrichtung in Abhängigkeit der Signale der jeweiligen Drucksensoren. Dadurch ist eine Versorgung der hydraulischen Arbeitsräume mit Medium in besonders energiesparender Weise möglich. Die Versorgungseinrichtung versorgt hierbei die hydraulischen Arbeitsräume sowohl mit dem jeweils erforderlichen Medienstrom, als auch mit dem jeweils erforderlichen Mediendruck. Verlustleistungen im Betrieb der hydraulischen Steuervorrichtung sind auf diese Weise minimiert.
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In einer besonders einfachen, kostengünstig bauenden Ausführungsform der hydraulischen Steuervorrichtung ist die Druckregeleinrichtung durch zumindest eine Druckbegrenzungseinrichtung zwischen der Einrichtung zur Teilung des Medienstroms und zumindest einem Arbeitsraum gebildet. Die Druckbegrenzungseinrichtung ist besonders bevorzugt durch jeweils ein Proportional-Druckbegrenzungsventil zwischen der Einrichtung zur Teilung des Medienstroms und jeweils einem Arbeitsraum ausgeführt. Somit steuert und regelt die hydraulische Steuervorrichtung den Mediendruck durch jeweils eine Druckbegrenzung vor dem jeweiligen Arbeitsraum. Mit Hilfe der hydraulischen Steuervorrichtung ist der Medienstrom von der Versorgungseinrichtung in einem fest vorgebbaren Verhältnis in Teil-Medienströme geteilt und eine Regelung des Mediendrucks in den hydraulischen Arbeitsräumen ermöglicht. Es hat sich gezeigt, dass die hydraulische Steuervorrichtung insoweit ein hohes Maß an Betriebssicherheit ermöglicht.
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Besonders bevorzugt eignet sich die hydraulische Steuervorrichtung zum Betrieb von zumindest zwei hydraulisch gedämpften, aktiven Motorlagern in einem Fahrzeug. Dahingehende gedämpfte, aktive Motorlager eignen sich zur Anordnung zwischen einem Gestell oder Gehäuse einer Verbrennungskraftmaschine und einem Fahrzeugrahmen. Die gedämpften, aktiven Motorlager sind hierbei in der Lage, eine hydraulische Dämpfungsfunktion, eine hydraulische Tilgerfunktion und eine hydraulische Stellfunktion zwischen dem Gestell oder Gehäuse und dem Fahrzeugrahmen zu übernehmen. Die von der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuervorrichtung angesteuerten und mit dem Medium versorgten, gedämpften, aktiven Motorlager sind somit in der Lage, sowohl großhubige Relativbewegungen zwischen dem Gestell oder Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine und dem Fahrzeugrahmen durchzuführen, als auch Schwingbewegungen hoher Frequenz, insbesondere des Gestells oder Gehäuses der Verbrennungskraftmaschine, gegenüber dem Fahrzeugrahmen zu entkoppeln. Dadurch kann beispielsweise die Schwerpunktlage eines Fahrzeugs in Grenzen beeinflusst und die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert werden und mit der hydraulischen Steuervorrichtung ist eine Verbesserung des Fahrkomforts bei einem Fahrzeug ermöglicht.
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Ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuervorrichtung sieht vor, dass der Druck in den Arbeitsräumen durch eine, von dem Steuer- und/oder Regelkreis geregelte Druckbegrenzung in jeweils einer Medienleitung von der Versorgungseinrichtung zu dem jeweiligen Arbeitsraum geregelt wird.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.
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Die einzige Figur zeigt in der Art einer Funktionsskizze ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuervorrichtung, die zum Betrieb von zwei hydraulisch gedämpften, aktiven Motorlagern in einem Fahrzeug dient.
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In der Figur ist eine als Ganzes mit 1 bezeichnete hydraulische Steuervorrichtung zum Ansteuern und Versorgen mindestens zweier hydraulischer Arbeitsräume 3, 5 von zwei Verbrauchern 7, 9 gezeigt. Die Verbraucher 7, 9 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der Art von Motorlagern gebildet. Die hydraulische Steuervorrichtung weist eine Versorgungseinrichtung 11 und eine Druckregeleinrichtung 13 zur Beeinflussung des Mediendruckes p1, p2 in den zumindest zwei, von der Versorgungseinrichtung 11 mit Medium versorgbaren Arbeitsräumen 3, 5 des jeweiligen Verbrauchers 7, 9 auf. Zu der hydraulischen Steuervorrichtung 1 ist eine Einrichtung 15 zur Teilung des Medienstroms von der Versorgungseinrichtung 11 zu den zwei Arbeitsräumen 3, 5 des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers 7, 9 zugeordnet. Die Einrichtung 15 teilt den Medienstrom unabhängig von der tatsächlich herrschenden Last am jeweiligen Verbraucher 7, 9 in einem fest vorgebbaren Verhältnis in Teil-Medienströme zu den zwei Arbeitsräumen 3, 5 des jeweiligen Verbrauchers 7, 9 auf. Die Einrichtung 15 zur Teilung des Medienstroms ist durch einen Stromteiler 17 gebildet, der den Medienstrom von der Versorgungseinrichtung 11 in zwei gleich große Teil-Medienströme zu den zwei Arbeitsräumen 3, 5 der beiden Verbraucher 7, 9 aufteilt. Der dahingehender Stromteiler 17 teilt einen zulaufenden Medienstrom in zwei oder mehrere Teil-Medienströme auf. Hierbei kann ein Steuerkolben des Stromteilers in der Art einer Druckwaage wirken, so dass auch bei unterschiedlichen Drücken in den Teil-Medienströmen, beispielsweise hervorgerufen durch unterschiedliche Lasten an dem jeweiligen Verbraucher 7, 9, das fest vorgebbare Verhältnis der Teil-Medienströme zueinander beibehalten werden kann.
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Die Druckregeleinrichtung 13 weist einen Steuer- und/oder Regelkreis 19 mit einer Recheneinheit 21 auf, wobei zu dem Steuer- und/oder Regelkreis 19 zumindest jeweils ein Drucksensor 23, 25 zur Bestimmung des jeweiligen Mediendruckes in dem jeweiligen Arbeitsraum 3, 5 zugeordnet ist. Von dem Steuer- und/oder Regelkreis 19 ist der Mediendruck an einem Ausgang 27 der Versorgungseinrichtung 11 und/oder an der jeweiligen Druckregeleinrichtung 13 in Abhängigkeit der Signale der jeweiligen Drucksensoren 23, 25 geregelt. Dadurch ist eine aktive Dämpfung von Schwingungen, die auf die als Motorlager gebildeten Verbraucher 7, 9 wirken, in der Art einer adaptiven Regelung ermöglicht.
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Die Druckregeleinrichtung 13 ist in einem besonders bevorzugten einfach zu bildenden Ausführungsbeispiel der hydraulischen Steuervorrichtung 1 durch zumindest jeweils eine Druckbegrenzungseinrichtung 29, 31 zwischen der Einrichtung 15 zur Teilung des Medienstroms und zumindest einem Arbeitsraum 3, 5 gebildet. Insbesondere kann die jeweilige Druckbegrenzungseinrichtung 29, 31 durch je ein Proportional-Druckbegrenzungsventil zwischen der Einrichtung 15 zur Teilung des Medienstroms und jeweils einem Arbeitsraum 3, 5 gebildet sein. Da die Versorgungseinrichtung 11 das Medium stets mit einem zum Betrieb der Verbraucher 7, 9 erforderlichen Mediendruck bereitstellt, kann der jeweilige Mediendruck in den Arbeitsräumen 3, 5 durch die jeweilige Druckbegrenzungseinrichtung 29, 31 begrenzt oder im Verhältnis zu dem von der Versorgungseinrichtung 11 bereitgestellten Mediendruck jeweils verringert werden.
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Die hydraulische Steuervorrichtung 1 kann somit zum Betrieb von zumindest zwei hydraulisch gedämpften, aktiven Motorlagern 33, 35 in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Dahingehende gedämpfte, aktive Motorlager 33, 35 sind vorzugsweise zwischen einem Gestell 37 oder Gehäuse einer Verbrennungskraftmaschine 39 und einem Fahrzeugrahmen 41 eines von der Verbrennungskraftmaschine 39 angetriebenen Fahrzeugs angeordnet. Die dahingehenden Motorlager 33, 35 können eine hydraulische Dämpfungsfunktion, eine hydraulischer Tilgerfunktion und eine hydraulische Stellfunktion zwischen dem Gestell 37 und dem Fahrzeugrahmen 41 über nehmen. Auf diese Weise lassen sich sowohl großhubige Stellbewegungen der gedämpften, aktiven Motorlager 33, 35 ausführen, als auch eine hydraulische Tilgerfunktion und eine hydraulische Dämpfungsfunktion bei, auf die Motorlager 33, 35 eingeleiteten Schwingungen erzielen. Zur Durchführung der genannten Funktionen der Motorlager 33, 35 wird, wie gezeigt, von dem Steuer- und/oder Regelkreis 19 eine Druckminderung in jeweils einer Medienleitung 43, 45 von der Versorgungseinrichtung 11 zu dem jeweiligen Arbeitsraum 3, 5 bewirkt. Der Steuer- und/oder Regelkreis 19 ist zudem in der Lage, den jeweiligen Mediendruck p1, p2 in den mit Medium versorgbaren Arbeitsräumen 3, 5 nachzuregeln. Der Steuer- und/oder Regelkreis 19 kann mit Hilfe einer geeigneten Busverbindung bzw. eines geeigneten Bussystems, wie etwa eines CAN-Bussystems, aufgebaut werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1580452 A1 [0003]
- DE 4021039 C2 [0004]
- DE 102006044320 A1 [0005]
