WO2012000481A2 - Verfahren zur durchführung eines volumenausgleichs an einem doppelkupplungsgetriebe mit hydrostatischem einrücksystem - Google Patents

Verfahren zur durchführung eines volumenausgleichs an einem doppelkupplungsgetriebe mit hydrostatischem einrücksystem Download PDF

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    • F16D2500/50293—Reduction of vibrations

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for reducing the in one
  • Hydraulic system for actuating a double clutch occurring vibrations.
  • Such a hydraulic circuit is an oscillatory system in which the oil column or a greater or lesser portion of it can oscillate as a mass against system rigidity (e.g., pipe rigidity).
  • 03/093680 for active suspension systems also can not provide a remedy for resonance-induced pressure swing overshoots.
  • the reason for this is that the frequency excitation to be combated and thus the associated wavelength of the pressure fluctuation tion directly related to the geometric dimensions of the coupled fluid volume of the reservoir container, which would lead to unacceptably large component dimensions at low frequencies.
  • a damping device for hydraulic lines as described in KR 1020030006113 A works on the principle of pressure calming in discontinuous cross-sectional widening. Although this allows quite broadband damping characteristics to be generated, the center of gravity of the resonance frequency to be controlled is determined by the chamber length. Correspondingly, the above-mentioned relationship between the wavelength of the pressure oscillation to be reduced and the geometrical dimensions also results here, which would lead to unrealistically large component dimensions, especially at low frequencies. An application of this method therefore only makes sense in the frequency range f ⁇ 2000 Hz. Furthermore, the achievable damping depends directly on the "cross-sectional jump" of the diameter expansion, so that a reduction of the pressure pulsations is limited.
  • a damper for hydraulic lines as described in WO 2004/015290 is also able to combat resonant pressure peaks by using two different membranes (tuned for selected frequency ranges). Due to the principle of pure material damping limited its effectiveness for the above problem to an insufficiently low level. Thus, the pressure pulsations can only be reduced in the order in which these elastic membranes are able to absorb work.
  • the invention is based on the object, the occurrence of
  • the object is achieved in the method for reducing the vibrations occurring in a hydraulic system by the vibrations occurring are determined and by targeted control of certain components of the hydraulic system, the occurring Vibrations are superimposed, so that the vibrations occurring are reduced.
  • this should already be achieved on the frequency side in the region of the first oscillation modes / first natural frequencies of the hydraulic system, wherein in particular these low natural frequencies have large pressure fluctuation ampoules, which usually also entails hidden consequential problems.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the targeted control is carried out by an active control.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the active control is performed by a control system comprising at least one actuator, at least one sensor, and a controlled system.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the vibrations occurring are detected by a sensor in the hydraulic system.
  • Hydraulic systems usually already have pressure sensors for determining the pressure present on the hydraulic system. This pressure sensor can be used for example for detecting the vibrations present in the system and serve as a sensor of the control system.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the actuator of the control system is controlled so that it generates a vibration.
  • Hydraulic systems usually have hydraulic valves that can be used as actuators for a control system.
  • the existing hydraulic valve can be controlled by the control system, for example, so that an oscillation is generated, which leads by superposition with the pressure to be combated pressure pulsation to a pressure swing reduction in the hydraulic system.
  • a further embodiment of the method is characterized in that the control system has a unit which detects the data of the sensor.
  • the control system further includes an active phase rotation unit and a unit for outputting the data to the actuator.
  • the unit for collecting the data is furthermore preferably also suitable for filtering the acquired data.
  • the unit for active phase Rotation is preferably suitable to perform a time correction.
  • the output unit is preferably designed such that an amplification of the output data can take place.
  • a further embodiment of the method is characterized in that in the event of a failure of the control system, that is to say as an emergency-running characteristic (fail-safe), no activation of the actuator by the control system takes place.
  • the system has at least one actuator, at least one sensor and a controlled system
  • a preferred embodiment of the system is characterized in that the actuator is formed by a hydraulic valve of the hydraulic system.
  • the actuator is formed by a hydraulic valve of the hydraulic system.
  • another suitable valve can be selected as a rule from a standard program, which can be used as an actuator in addition to a suitable position in the hydraulic system.
  • a further preferred embodiment of the system is characterized in that the sensor is formed by a pressure sensor of the system. Also, the present in the hydraulic system pressure sensor similar to the hydraulic valve sitting in an inappropriate position or not be present from the outset. In these cases, a suitable sensor, which can also be selected from the standard program as a rule, must be used as a sensor for the control system in a suitable position in the hydraulic system.
  • the existing hydraulic line can be used as a controlled system.
  • hydraulic systems have the advantage that the already existing components can be used to provide an active control system for reducing vibration. build up. As a result, no or only a few new components are needed, resulting in a cost-effective and space-saving solution for actively reducing the vibrations in hydraulic systems.
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a system according to the invention for reducing the vibrations occurring in a hydraulic system.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a system according to the invention for reducing the vibrations occurring in a hydraulic system 1.
  • the hydraulic system 1 has a fluid-sounding component 2, which is connected to a hydraulic line 3.
  • the hydraulic line 3 has a pressure sensor 4 and a hydraulic valve 5.
  • the hydraulic system 1 is equipped with a control system 6.
  • the control system 6 is connected on the input side to the pressure sensor 4 of the hydraulic line 3.
  • the control system 6 has a detection unit 7.
  • the acquired and filtered data from the detection unit 7 are transferred to a phase rotation unit 8, which performs an active phase rotation and time correction of the transferred data.
  • control system 6 To output the data and to control the hydraulic valve 5 of the hydraulic system 1, the control system 6 has an output unit 9.
  • the output unit 9 amplifies the data from the phase rotation unit 8 and transfers the data to the hydraulic valve 5.
  • the running between the pressure sensor 4 and the pressure valve 5 hydraulic line 3 forms the control path for the control system. 6

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermindern der in einem Hydrauliksystem (1) auftretenden Schwingungen sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, bei dem die auftretenden Schwingungen ermittelt werden und durch gezielte Ansteuerung bestimmter Komponenten (5) des Hydrauliksystems die auftretenden Schwingungen überlagert werden, so dass die auftretenden fremdangeregten Schwingungen vermindert werden.

Description

Verfahren zur Durchführung eines Volumenausgleichs an einem Doppelkupplungsgetriebe mit hydrostatischem Einrücksystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Verminderung der in einem
Hydrauliksystem zur Betätigung einer Doppelkupplung auftretenden Schwingungen.
Bei Hydrauliksystemen, wie beispielsweise Kupplungs-Ausrücksystemen mit hydraulischer Übertragungsstrecke, kommt es aufgrund unterschiedlicher Mechanismen (z.B. Slip-Stick- Effekte zwischen Kupplungsbelag und Anpressplatte, Axial-/Torsionalschwingungen der Anpressplatte, Tellerfeder-Zungenschlag) zur Anregung der hydraulischen Strecke in der Hydraulikleitung. Eine derartige Hydraulik-Strecke stellt ein schwingfähiges System dar, bei dem die Ölsäule oder ein mehr oder weniger große Anteil davon als Masse gegen eine Steifigkeit des Systems (z.B. Leitungssteifigkeit) schwingen kann. Deshalb besitzen derartige Hydraulikstrecken unvermeidbare Leitungs- oder Systemresonanzen, die beispielsweise bei Kupplungsausrücksystemen immer wieder zu schwingungstechnischen und/oder akustischen Problemen wie z.B. Eek-Noise, Groa-Groa-Noise, Pedalvibrationen, Kupplungsclatter etc. führen. Auch die Schwingungsanregung peripherer Bauteile oder Baugruppen kann durch derartige Druckpulsationen Probleme bis hin zu Funktionalitätseinbußen bereiten.
Um die oben genannten Druckpulsationen aufgrund von Systemresonanzen zu reduzieren, werden oftmals unterschiedliche Ansätze verfolgt.
In einzelnen Fällen kann man durch geänderte Leitungsgeometrien (Durchmesser, Länge der Leitung, usw.) das Problem zumindest abschwächen, indem man die Leitungsresonanz von Resonanzfrequenzen anderer Elemente des Übertragungspfads möglichst zu entfernen versucht. In vielen Fällen ist jedoch selbst dieses beschränkt wirksame Vorgehen inakzeptabel, da man dadurch anderweitige Systemeigenschaften ungewollt verändert und oftmals auch das Gleichteile-Prinzip von Kupplungs- oder Motorenfamilien stört.
Eine gezielte Auslegung von Hydraulik-Reservoir-Behältern wie beispielsweise in WO
03/093680 für aktive Fahrwerkssysteme beschrieben, kann ebenfalls keine Abhilfe für resonanzbedingte Druckschwingungs-Überhöhungen bringen. Grund hierfür ist, dass die zu bekämpfende Frequenzüberhöhung und damit die zugehörige Wellenlänge der Druckschwin- gung direkt mit den geometrischen Abmessungen des angekoppelten Fluidvolumens des Reservoir-Behälters zusammenhängt, was bei niedrigen Frequenzen zu inakzeptabel großen Bauteilabmessungen führen würde.
Einer Dämpfungseinrichtung für Hydraulikleitungen wie in KR 1020030006113 A beschrieben, arbeitet nach dem Prinzip der Druckberuhigung bei unstetiger Querschnittserweiterung. Hierdurch können zwar recht breitbandige Dämpfungs-Charakteristika erzeugt werden, doch die Schwerpunktslage der zu bekämpfenden Resonanzfrequenz wird durch die Kammerlänge bestimmt. Entsprechend resultiert auch hier der bereits oben erwähnte Zusammenhang zwischen der Wellenlänge der zu reduzierenden Druckschwingung und den geometrischen Abmessungen, was insbesondere bei niedrigen Frequenzen zu unrealistisch großen Bauteil- Abmessungen führen würde. Eine Anwendung dieses Verfahrens erscheint daher nur im Frequenzbereich f < 2000 Hz sinnvoll. Des Weiteren hängt die erreichbare Dämpfung direkt vom „Querschnittssprung" der Durchmesser-Erweiterung ab, so dass eine Reduzierung der Druck- pulsationen nur begrenzt möglich ist.
Ein Dämpfer für Hydraulikleitungen wie in WO 2004/015290 beschrieben, ist ebenfalls in der Lage resonante Drucküberhöhungen durch den Einsatz zweier verschiedener Membranen (abgestimmt für ausgewählte Frequenzbereiche) zu bekämpfen. Durch das Wirkprinzip der reinen Materialdämpfung beschränkt dessen Wirksamkeit für die genannte Problemstellung auf ein unzureichend geringes Niveau. So können die Druckpulsationen nur in der Größenordnung reduziert werden, wie diese elastischen Membranen Arbeit aufzunehmen der Lage sind.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Auftreten von
Druckpulsationen in Hydraulikleitungen zu verhindern bzw. zu reduzieren.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Die Aufgabe wird bei dem Verfahren zur Verminderung der in einem Hydrauliksystem auftretenden Schwingungen gelöst, indem die auftretenden Schwingungen ermittelt werden und durch gezielte Ansteuerung bestimmter Komponenten des Hydrauliksystems die auftretenden Schwingungen überlagert werden, so dass die auftretenden Schwingungen vermindert werden.
Vorzugsweise sollte dies frequenzseitig bereits im Bereich der ersten Schwingungsmoden/ersten Eigenfrequenzen des Hydrauliksystems erreicht werden, wobei insbesondere diese niedrigen Eigenfrequenzen große Druckschwankungsampütuden besitzen, was meist auch versteckte Folgeprobleme nach sich zieht.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die gezielte Ansteuerung durch eine aktive Regelung erfolgt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Regelung durch ein Regelungssystem erfolgt, das wenigstens einen Aktor, wenigstens einen Sensor, sowie eine Regelstrecke umfasst.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die auftretenden Schwingungen durch einen Sensor im Hydrauliksystem erfasst werden. Hydrauliksysteme weisen für gewöhnlich bereits Drucksensoren zur Bestimmung des an dem Hydrauliksystem vorhandenen Drucks auf. Dieser Drucksensor kann beispielsweise zur Erfassung der im System vorhandenen Schwingungen herangezogen werden und als Sensor des Regelungssystems dienen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor des Regelungssystems so angesteuert wird, dass er eine Schwingung erzeugt. Hydrauliksysteme weisen für gewöhnlich Hydraulikventile auf, die als Aktoren für ein Regelungssystem genutzt werden können. Hierbei kann das vorhandene Hydraulikventil durch das Regelungssystem beispielsweise so angesteuert werden, dass eine Schwingung erzeugt wird, die durch Überlagerung mit der zu bekämpfende Druckpulsation zu einer Druckschwingungsvenminderung im Hydrauliksystem führt.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungssystem eine Einheit aufweist, die die Daten des Sensors erfasst. Das Regelungssystem weist des Weiteren eine Einheit zur aktiven Phasendrehung auf sowie eine Einheit zur Ausgabe der Daten an den Aktor. Hierbei ist die Einheit zur Erfassung der Daten des Weiteren vorzugsweise auch dazu geeignet, die erfassten Daten zu filtern. Die Einheit zur aktiven Phasen- drehung ist vorzugsweise dazu geeignet eine Laufzeitkorrektur durchzuführen. Die Ausgabeeinheit ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass eine Verstärkung der ausgegebenen Daten erfolgen kann.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall des Regelungssystems, also als Notlaufeigenschaft („fail-safe") keine Ansteuerung des Aktors durch das Regelungssystems erfolgt.
Des Weiteren wird ein System zur Verminderung der in einem Hydrauliksystem auftretenden Schwingungen angegeben, das zur Durchführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens geeignet ist. Hierbei weist das System wenigstens einen Aktor, wenigstens einen Sensor sowie eine Regelstrecke auf
Eine bevorzugte Ausführungsform des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor durch ein Hydraulikventil des Hydrauüksystems gebildet ist. Abhängig vom konkreten Einzelfall kann es vorkommen, dass der Hub des vorhandenen Hydrauükventils des Hydrauliksystems nicht ausreicht und/oder dessen Platzierung im Hydrauliksystem ungünstig ist, um im Sinne eines Aktors tiefen Frequenzen entgegenzuwirken. In diesen Fällen kann ein weiteres geeignetes Ventil aber in aller Regel aus einem Standardprogramm ausgewählt werden, der als Aktor zusätzlich an eine geeignete Position im hydraulischen System eingesetzt werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor durch einen Drucksensor des Systems gebildet ist. Auch der im hydraulischen System vorhandene Drucksensor kann ähnlich wie das Hydraulikventil an einer ungeeigneten Position sitzen oder von vorne herein nicht vorhanden sein. In diesen Fällen muss ein geeigneter Sensor, der auch in aller Regel aus dem Standardprogramm ausgewählt werden kann als Sensor für das Regelungssystem in einer geeigneten Position im hydraulischen System eingesetzt werden.
Bei hydraulischen Systemen kann die vorhandene Hydraulikleitung als Regelstrecke genutzt werden.
Somit weisen Hydrauliksysteme den Vorteil auf, dass die bereits vorhandenen Komponenten genutzt werden können, um ein aktives Regelungssystem zur Verminderung von Schwingun- gen aufzubauen. Dadurch werden keine oder nur wenige neue Komponenten benötigt, was zu einer kostengünstigen und platzsparenden Lösung zur aktiven Verminderung der Schwingungen in Hydrauliksystemen führt.
Durch das zuvor beschriebene Verfahren und das System zur Verminderung der in einem Hydrauliksystem auftretenden Schwingungen wird durch eine aktive Schwingungskompensation, bei der eine geregelte Überlagerung von gegenphasigen Druckschwingungen durchgeführt wird, eine Reduzierung bzw. Auslöschung der störenden Druckpulsationen erreicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Es zeigt:
Figur 1 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Systems zur Verminderung der in einem Hydrauliksystem auftretenden Schwingungen.
In Figur 1 ist schematisch der Aufbau eines erfindungsgemäßen Systems zur Verminderung der in einem Hydrauliksystem 1 auftretenden Schwingungen gezeigt. Hierbei weist das Hydrauliksystem 1 ein Fluidschall erregendes Bauteil 2 auf, das mit einer Hydraulikleitung 3 verbunden ist. Die Hydraulikleitung 3 weist einen Drucksensor 4 sowie ein Hydraulikventil 5 auf. Zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Verminderung der in einem Hydrauliksystem auftretenden Schwingungen ist das Hydrauliksystem 1 mit einem Regelungssystem 6 ausgestattet. Das Regelungssystem 6 ist eingangsseitig mit dem Drucksensor 4 der Hydraulikleitung 3 verbunden. Zur Erfassung und Filterung der Daten, die von dem Drucksensor 4 ausgegeben werden, weist das Regelungssystem 6 eine Erfassungseinheit 7 auf. Die erfassten und gefilterten Daten aus der Erfassungseinheit 7 werden an eine Phasendrehein- heit 8 übergeben, die eine aktive Phasendrehung und Laufzeitkorrektur der übergebenen Daten durchführt. Zur Ausgabe der Daten und zur Ansteuerung des Hydraulikventils 5 des Hydrauliksystems 1 weist das Regelungssystem 6 eine Ausgabeeinheit 9 auf. Die Ausgabeeinheit 9 verstärkt die Daten aus der Phasendreheinheit 8 und übergibt die Daten an das Hydraulikventil 5. Die zwischen dem Drucksensor 4 und dem Druckventil 5 verlaufende Hydraulikleitung 3 bildet die Regelungsstrecke für das Regelungssystem 6.
Bezugszeichenliste Hydrauliksystem
schwingendes Bauteil
Hydraulikleitung
Drucksensor
Hydraulikventil
Regelungssystem
Erfassungseinheit
Phasendreheinheit
Ausgabeeinheit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verminderung der in einem Hydrauliksystem auftretenden Schwingungen, bei dem die auftretenden Schwingungen ermittelt werden und wobei durch gezielte AnSteuerung bestimmter Komponenten des Hydrauliksystems die auftretenden Schwingungen überlagert werden, so dass die auftretenden Schwingungen vermindert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die gezielte Ansteuerung durch eine aktive Regelung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die aktive Regelung durch ein Regelungssystem erfolgt, das wenigstens einen Aktor, wenigstens einen Sensor, sowie eine Regelstrecke umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die auftretenden Schwingungen durch einen Sensor im Hydrauliksystem erfasst werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei der Aktor so angesteuert wird, dass er eine Schwingung erzeugt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Regelungssystem eine Einheit aufweist, die die Daten des Sensors erfasst, eine Einheit zur aktiven Phasendrehung, sowie eine Einheit zur Ausgabe der Daten an den Aktor aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei bei einem Ausfall des Regelungssystems keine Ansteuerung des Aktors durch das Regelungssystems erfolgt.
8. System zur Durchführung eines Verfahrens zur Verminderung der in einem Hydrauük- system auftretenden Schwingungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System wenigstens einen Aktor, wenigstens einen Sensor sowie eine Regelstrecke umfasst.
9. System nach Anspruch 8, wobei der Aktor durch ein Hydraulikventil des Hydrauliksystems gebildet ist.
10. System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Sensor durch einen Drucksensor des Hydrauliksystems gebildet ist.
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