DE19918455B4

DE19918455B4 - Method for active noise reduction in hydraulic units

Info

Publication number: DE19918455B4
Application number: DE1999118455
Authority: DE
Inventors: Stefan Sentpali
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2019-04-24
Also published as: DE19918455A1

Abstract

Verfahren zur aktiven Geräuschreduzierung bei in einem Hydraulikkreis angeordneten hydraulischen Aggregaten, mit zumindest einem Aktuator, der zur Beeinflussung einer Fluidströmung und zur Bildung einer Kompensatinosschwingung von einer Steuereinrichtung beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zur Erzeugung der Kompensationsschwingung einen in einem hydraulischen Aggregat (10; 10') des Hydraulikkreises bereits vorhandenen Aktuator (40 – 46), der nicht in besonderer Weise als separater Schallgeber zur Erzeugung einer Kompensationsschwingung ausgebildet ist, ansteuert.method for active noise reduction in hydraulic units arranged in a hydraulic circuit, with at least one actuator for influencing a fluid flow and applied to form a Kompensatinosschwingung of a control device is characterized in that the control means for generating the compensation oscillation one in a hydraulic aggregate (10; 10 ') of the hydraulic circuit already existing actuator (40 - 46), the not in a special way as a separate sound generator for generating a compensation vibration is formed, drives.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktiven Geräuschreduzierung bei hydraulischen Aggregaten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for active noise reduction in hydraulic Aggregates according to the preamble of claim 1.

Akustische Störschwingungen können erheblich komfortmindernd wirken. Deshalb ist es in vielen Anwendungsgebieten wünschenswert, die Störschwingungen möglichst am Entstehungsort zu minimieren.acoustic parasitic oscillations can considerably comfort-reducing effect. That's why it's in many application areas desirable, the spurious vibrations preferably to minimize at the place of origin.

Die meisten gebräuchlichen Verfahren und Vorrichtungen zur lokalen Minderung bzw. Unterdrückung von akustischen Schwingungen arbeiten mit passiven Maßnahmen, bei denen keine zusätzlichen Energiequellen verwendet werden. Beispielsweise im Fahrzeugbau werden zur Geräuschreduzierung an hydraulischen Aggregaten überwiegend pulsationsmindernde Maßnahmen in Form von Fluidschalldämpfern ergriffen, welche als Resonatoren wirken. Zu diesem Zweck muß im Fahrzeug jedoch ein zusätzlicher Bauraum zur konstruktiven Unterbringung eines sekundären Schallschutzes vorgesehen werden. Insbesondere bei akustisch hochwirksamen Fluidschalldämpfungsstrecken ist dies oft sehr schwierig, da oftmals lange und teure Dehnschläuche für die Resonatoren erforderlich sind.The most common Methods and devices for local reduction or suppression of acoustic vibrations work with passive measures, where no additional energy sources be used. For example, in vehicle construction to reduce noise hydraulic units predominantly Pulsation-reducing measures in the form of fluid mufflers taken, which act as resonators. For this purpose must in the vehicle however, an additional one Space for constructive placement of a secondary sound insulation be provided. Especially with acoustically highly effective Fluidschalldämpfungsstrecken This is often very difficult, as often long and expensive expansion hoses for the resonators required are.

Neben den passiven Dämpfungsmaßnahmen sind auch eine Reihe von aktiven Verfahren bekannt, bei denen im wesentlichen durch Einkoppeln von geeigneten akustischen Signalen die entstehenden Störschwingungen durch Überlagerung kompensiert werden. Beispielsweise ist aus der DE-OS 2 401 523 eine Einrichtung zur aktiven Minderung von Schall beschrieben, bei der ein Störschall mit einem Mikrofon aufgenommen und um 180° phasenverschoben am Gehöreingang wiedergegeben wird.Next the passive damping measures There are also a number of active methods known in the art essentially by coupling in suitable acoustic signals the resulting interfering vibrations by overlay be compensated. For example, from DE-OS 2 401 523 a Device for the active reduction of sound described in the a background noise recorded with a microphone and phase-shifted by 180 ° at the hearing entrance is reproduced.

Aus der DE 30 25 391 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterdrückung von akustischen Schwingungen bekannt, bei der eine Regeleinrichtung aus einem elektronischen Netzwerk mit Rückführungszweig, Subtrahierer und Vorwärtszweig vorgesehen ist und ein Sollwert als ein zeitlich schwankendes Nutzsignal in den Subtrahierer eingegeben wird.From the DE 30 25 391 C2 For example, there is known a method and apparatus for suppressing acoustic vibrations in which a controller is provided from an electronic network having a feedback branch, subtractor and forward branch, and a setpoint value is input to the subtractor as a time-varying useful signal.

In der DE 197 06 635 A1 wird eine Vorrichtung zur Druckpulsationsdämpfung bei einer Pumpe beschrieben. Hier erfolgt eine aktive Geräuschreduzierung durch ein auf der Hochdruckseite der Pumpe angeordnetes zusätzliches Piezo-Stellglied.In the DE 197 06 635 A1 An apparatus for pressure pulsation damping in a pump will be described. Here is an active noise reduction by an arranged on the high pressure side of the pump additional piezo actuator.

Des Weiteren ist aus der DE 43 02 977 A1 eine Hydraulikanlage mit aktiver Geräuschreduzierung bekannt, bei der auf der Hochdruckseite einer hydrostatischen Maschine ein zusätzlicher Volumenstrom-Compensator angeordnet ist. Hier wird mit Hilfe von Drucksensoren die Welligkeit des Volumenstroms am Ein- oder Auslassbereich der hydrostatischen Maschine überwacht und in Abhängigkeit von der ermittelten Welligkeit eine dem Volumenstrom um 180° Grad phasenverschobene Kompensationswelle entgegengesendet.Furthermore, from the DE 43 02 977 A1 a hydraulic system with active noise reduction, in which an additional volume flow compensator is arranged on the high pressure side of a hydrostatic machine. Here, the waviness of the volume flow at the inlet or outlet of the hydrostatic machine is monitored by means of pressure sensors and sent in response to the detected ripple a volume flow 180 ° out of phase compensated wave compensation.

Bei den bekannten aktiven Verfahren zur Schallreduzierung sind separate Schwingungsgeber zur Erzeugung einer erforderlichen Interferenzschwingung notwendig.at The known active methods for sound reduction are separate Vibration generator for generating a required interference vibration necessary.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur aktiven Geräuschreduzierung bei hydraulischen Aggregaten anzugeben, bei dem kein separater Schwingungsgeber notwendig ist.task The present invention is a method for active noise reduction for hydraulic units, where there is no separate vibration transmitter necessary is.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.These The object is achieved by the features mentioned in claim 1.

Demgemäß beaufschlagt eine Steuereinrichtung einen Aktuator zur Bildung einer bestimmten Kompensationsschwingung.Accordingly charged a control device comprises an actuator for forming a specific compensation oscillation.

Grundgedanke der Erfindung ist, einen bereits in einem hydraulischen Aggregat vorgesehenen Aktuator so zu betreiben, dass durch ihn eine Schwingung erzeugt wird, die zur Kompensation von Störschall auf der Basis von Interferenzen ver wendbar ist. Der „Antischall" muß somit nicht von einem in besonderer Weise dafür ausgebildeten, separaten Schallgeber erzeugt werden.basic idea The invention is already in a hydraulic unit intended actuator to operate so that by him a vibration is generated, which is used to compensate for interference on the basis of interference is applicable. The "anti-sound" must thus not by a specially trained, separate sounder be generated.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird zumindest ein Aktuator derart angesteuert, dass dessen Schwingung eine Schwingung einer anderen Schwingungsquelle im wesentlichen kompensiert; bei dem Aktuator kann es sich dabei beispielsweise um Ventile eines Ventilblockes handeln. Bei der Schwingung einer anderen Schwingungsquelle z.B. um die von einer Hydraulikpumpe verursachte Schwingung. Die Ventile des Ventilblocks werden nun derart betrieben, dass eine Gesamtschwingung entsteht, welche das Pumpengeräusch gerade im wesentlichen auslöscht.According to one first embodiment At least one actuator is driven in such a way that its oscillation a vibration of another vibration source substantially compensated; in the case of the actuator may be, for example, to Act valves of a valve block. At the vibration of another Vibration source e.g. around the vibration caused by a hydraulic pump. The valves of the valve block are now operated such that a Overall vibration is created, which is the pump noise just in essence extinguishes.

Eine weitere Möglichkeit bietet sich in der Weise an, die verschiedenen Aktuatoren eines hydraulischen Aggregats derart anzusteuern, dass sich die von ihnen verursachten Schwingungen im wesentlichen untereinander kompensieren.A another possibility offers itself in the way, the different actuators one To control hydraulic unit such that of them caused oscillations substantially compensate each other.

Beim obengenannten Beispiel können also die Ventile eines Ventilblocks zur gegenseitigen Kompensation angesteuert werden.At the above example So the valves of a valve block for mutual compensation be controlled.

Die Aktuatoren in dem hydraulischen Aggregat können gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung puls- oder amplitudenmoduliert angesteuert werden. Als besonders günstig hat sich eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung herausgestellt.The Actuators in the hydraulic unit may according to a particularly preferred embodiment the invention be controlled pulse or amplitude modulated. As a particularly favorable a pulse width modulated drive has been found.

Natürlich kann die Steuereinrichtung die Aktuatoren in einer Regelungsschleife beaufschlagen. Dazu muß das von den Aktuatoren erzeugte Schwingungssignal ermittelt werden. Dies kann meßtechnisch oder modellhaft geschehen.Of course you can the control means the actuators in a control loop apply. This must be the be determined by the actuators generated vibration signal. This can be measured or done in a model.

Auf der anderen Seite kann auch eine einfache Steuerung der Aktuatoren gewählt werden. Bei dieser Vorgehensweise werden die Aktuatoren beispielsweise in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen in einer vorgegebenen Weise angesteuert. Die Ansteuerparameter können in Tabellen oder Kennfeldern hinterlegt sein.On The other side can also be a simple control of the actuators chosen become. In this approach, the actuators, for example dependent on controlled by certain operating conditions in a predetermined manner. The control parameters can be stored in tables or maps.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen inThe Invention will be described below with reference to various embodiments and explained in more detail with reference to the accompanying drawings. The drawings show in

1a und b ein in einem Hydraulikkreis angeordnetes Hydraulikaggregat mit vier Ventilen, welche in der erfindungsgemäßen Weise gemäß einer ersten Ausführungsform betrieben werden, und 1a and b is a hydraulic circuit arranged in a hydraulic circuit with four valves, which are operated in the inventive manner according to a first embodiment, and

2a und b ein in einem Hydraulikkreis angeordnetes Hydraulikaggregat mit Ventilen, die gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer zweiten Ausführungsform betrieben werden. 2a and b a hydraulic unit arranged in a hydraulic circuit with valves which are operated according to a method according to the invention in a second embodiment.

In den 1a und 2a ist in einfacher und schematischer Weise ein Hydraulikkreis dargestellt, bei dem eine Tandempumpe 12 einen Ventilblock 10, 10' über eine Verbindungsleitung 11 mit Hydraulikfluid versorgt. Vom Ventilblock 10, 10' fließt das Hydraulikfluid über die Rückführleitung 13 zu einem Ölkühler 16, um über einen Ölbehälter 14 wieder von der Tandempumpe 12 weiterbefördert zu werden. Der noch näher zu erläuternde Ventilblock 10, 10' besitzt vorliegend vier Ventile 40 bis 46 (1b), welche über Hydraulikleitungen 21 und 23 Schwenkmotoren versorgen. Ein Schwenkmotor 20 ist vorliegend als Aktuator auf einer Vorderachse angeordnet. Ein Schwenkmotor 22 ist vorliegend als Aktuator auf einer Hinterachse angeordnet.In the 1a and 2a is shown in a simple and schematic way, a hydraulic circuit in which a tandem pump 12 a valve block 10 . 10 ' over a connecting line 11 supplied with hydraulic fluid. From the valve block 10 . 10 ' the hydraulic fluid flows via the return line 13 to an oil cooler 16 to get over an oil reservoir 14 again from the tandem pump 12 to be forwarded. The still to be explained valve block 10 . 10 ' in the present case has four valves 40 to 46 ( 1b ), which via hydraulic lines 21 and 23 Supply swivel motors. A swing motor 20 is presently arranged as an actuator on a front axle. A swing motor 22 is presently arranged as an actuator on a rear axle.

Beim Betrieb des Hydraulikkreises fließt das Hydraulikfluid durch die Ventile 40 bis 46 und erzeugt beim Durchfluß an jedem Ventil 40 bis 46 je nach dessen Betätigung Schwingungen.During operation of the hydraulic circuit, the hydraulic fluid flows through the valves 40 to 46 and generates at the flow at each valve 40 to 46 depending on its operation oscillations.

Werden keine geeigneten Maßnahmen ergriffen, so überlagern sich diese Schwingungen willkürlich und führen zu einer Gesamtschwingung, deren dadurch verursachter Schall sich für einen Fahrzeugbediener störend sein kann.Become no suitable measures taken, so superimpose These vibrations are arbitrary and lead to a total vibration, the sound caused thereby itself for one Vehicle operator disturbing can be.

Um die Geräuschentwicklung möglichst gering zu halten, werden die Ventile 40 bis 46 gemäß einer ersten Variante der Erfindung in einer pulsweitenmodulierten Weise betrieben, so dass sich die durch die einzelnen Ventile hervorgerufenen Schwin gungen gegenseitig möglichst auslöschen. Dabei ist lediglich darauf zu achten, dass durch die Ventilansteuerung in Form einer Pulsweitenmodulation eine entsprechende Phasenlage der Ansteuersignale zueinander besteht. Die Geräuschauslöschung erfolgt dann über an sich bekannte Interferenzeffekte. Wird eine geeignete Verschiebung der Phasenlage durch Pulsweitenmodulation bei den einzelnen Ventilen gewählt, so beeinträchtigt dies die Leistung des Gesamthydrauliksystems in keiner Weise. Die Geräuschentwicklung nach Außen kann jedoch in erheblichem Maße verringert werden, ohne dass dies eines besonderen in separater Form zu installierenden Schwingungsgeber bedarf. Die Auswirkung der Interferenzeffekte ist in dem in 1b dargestellten Zeichnungsausschnitt aus 1a in Form eines um den Ventilblock angeordneten Rechtecks dargestellt, in welchem ein „+ –„ dargestellt ist. Die Schwingungen der Ventile heben sich gegenseitig auf, so dass außerhalb des Ventilblocks eine Geräuschentwicklung nicht festzustellen ist.In order to keep the noise as low as possible, the valves 40 to 46 operated according to a first variant of the invention in a pulse-width modulated manner, so that the vibrations caused by the individual valves mutually extinguish each other as possible. It is merely important to ensure that there is a corresponding phase position of the drive signals to each other by the valve control in the form of a pulse width modulation. The noise cancellation then takes place via known interference effects. If a suitable shift of the phase position by pulse width modulation is selected for the individual valves, this does not impair the performance of the overall hydraulic system in any way. However, the external noise can be reduced to a considerable extent without the need for a special vibration generator to be installed in a separate form. The effect of the interference effects is described in the 1b illustrated drawing section 1a represented in the form of a rectangle arranged around the valve block, in which a "+ -" is shown. The vibrations of the valves cancel each other, so that outside the valve block noise is not detected.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist den 2a und 2b zu entnehmen. Dabei entspricht die 2a im wesentlichen der 1a. Lediglich der Ventilblock ist in anderer Weise betrieben. Dies ist durch die Bezugsziffer 10' zum Ausdruck gebracht. Im Gegenzug zu der Betriebsweise bei der Ausführungsform in den 1a und 1b wird gemäß 2 der mit den vier Ventilen (hier nicht dargestellt) ausgestattete Ventilblock 10' derart betrieben, dass sich eine vorgegebene Gesamtschwingung durch Überlagerung der einzelnen Schwingungen der Ventile ergibt. Die Gesamtschwingung kann ebenfalls durch eine entsprechende Pulsweitenmodulation jedes einzelnen Ventils erzeugt werden und ist so gewählt, dass sich diese Gesamtschwingung gerade mit der von der Pumpe über eine Druckpulsation verursachte Schwingung auslöscht. Die von der Pumpe über die Druckpulsation stammende Schwingung ist durch den mit Bezugsziffer 50 bezeichneten Pfeil angedeutet, die von dem Ventilblock 10' verursachte Gesamtschwingung über den mit der Bezugsziffer 52 bezeichneten Pfeil. Beide Schwingungen, also die von der Pumpe hervorgerufene Schwingung und die Gesamtschwingung des Ventilblocks 10' sollen sich durch Interferenzeffekte möglichst auslöschen. Dabei kann die Ventilsteuerung z. B. über eine Gleichspannungsanregung erfolgen. Die Pulsweitenmodulation wird dann nur zur Erzeugung von Antischall für das Pumpengeräusch benutzt. Eine geeignete Regelung läßt den Antischall der Ventile hinsichtlich der Pha senlage und des Amplitudenverhältnisses zum Pumpengeräusch entstehen und miteinander interferieren.Another embodiment of the invention is the 2a and 2 B refer to. This corresponds to the 2a essentially the 1a , Only the valve block is operated in a different way. This is indicated by the reference number 10 ' expressed. In response to the operation of the embodiment in the 1a and 1b is according to 2 the with the four valves (not shown here) equipped valve block 10 ' operated in such a way that results in a predetermined overall vibration by superposition of the individual vibrations of the valves. The total vibration can also be generated by a corresponding pulse width modulation of each valve and is chosen so that this total vibration extinguished just with the vibration caused by the pump via a pressure pulsation. The vibration originating from the pump via the pressure pulsation is indicated by the reference numeral 50 indicated arrow indicated by the valve block 10 ' caused overall vibration over that with the reference numeral 52 designated arrow. Both vibrations, ie the vibration caused by the pump and the total vibration of the valve block 10 ' should eliminate as much as possible by interference effects. In this case, the valve control z. B. via a DC voltage excitation. The pulse width modulation is then only used to generate anti Sound used for the pump noise. A suitable control allows the anti-sound of the valves with respect to the Pha senlage and the amplitude ratio to the pump noise arise and interfere with each other.

Insgesamt lassen sich mit der vorliegenden Erfindung die Geräuschprobleme bei hydraulischen Aggregaten auf einfache und kostengünstige Weise reduzieren. Die Geräuschreduzierung kann bei jedem aus Fluidgeräuschen resultierenden Hydraulikproblem verwendet werden, bei dem Aktuatoren zur Beeinflussung der Fluidströmung vorgesehen sind. Gerade im Kraftfahrzeugbereich kann durch den Verzicht auf passive pulsationsmindernde Maßnahmen zudem eine wesentlich günstigere Packagesituation erreicht werden.All in all can be with the present invention, the noise problems in hydraulic aggregates in a simple and cost-effective manner. The noise reduction can make any noise from fluid resulting hydraulic problem can be used in the actuators for influencing the fluid flow are provided. Especially in the automotive sector can by waiving On passive pulsation-reducing measures also a significant favorable Package situation can be achieved.

Claims

Method for active noise reduction in hydraulic units arranged in a hydraulic circuit, with at least one actuator, which is acted upon by a control device for influencing a fluid flow and for forming a Kompensatinosschwingung, characterized in that the control device for generating the compensation vibration in a hydraulic unit ( 10 ; 10 ' ) of the hydraulic circuit already existing actuator ( 40 - 46 ), which is not designed in a special way as a separate sound generator for generating a compensation vibration, controls.

Method according to claim 1, characterized in that the at least one actuator ( 40 - 46 ) is controlled in such a way that its vibration is a vibration of another hydraulic unit ( 10 '; 10 ) of the hydraulic circuit compensated.

Method according to Claim 1, characterized in that the hydraulic unit has a plurality of actuators ( 40 - 46 ), of which at least one is controlled such that the vibrations caused by them substantially compensate each other.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actuators ( 40 - 46 ) at least one aggregate ( 10 ; 10 ' ) are controlled by pulse or amplitude modulation.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators ( 40 - 46 ) are controlled in a predefined manner depending on operating conditions.

Method according to one of the preceding Claims 1 to 5, characterized in that the resulting noise or the resulting oscillation is recorded, that a correction signal is determined on the basis of this data and that this correction signal is sent to the control device for suitable activation of the actuator (s) ( 40 - 46 ).

Method according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the resulting noise or the resulting vibration is calculated from a model, that on the basis of this data, a correction signal is determined and that this correction signal to the control device for the suitable control of or Actuators ( 40 - 46 ).