DE19918455A1

DE19918455A1 - Active noise suppression in hydraulic unit of motor vehicle by controlling vibration of actuator to compensate for other sources of vibration

Info

Publication number: DE19918455A1
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: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-04-24
Also published as: DE19918455B4

Abstract

The hydraulic unit includes at least one actuator which is driven by a control device to influence a fluid flow. The control device drives the actuator to produce a certain compensation vibration. The vibration may be controlled to compensate for another vibration source. The hydraulic unit may have multiple actuators, at least one of which is controlled to compensate for vibration caused by the others. The resultant noise may be detected and used to determine a correction signal to generate control signals for the actuator(s).

Description

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

Akustische Störschwingungen können erheblich komfortmindernd wirken. Deshalb ist es in vielen Anwendungsgebieten wünschenswert, die Störschwingungen mög lichst am Entstehungsort zu minimieren.Acoustic interference vibrations can significantly reduce comfort. Therefore it is desirable in many fields of application that interference vibrations are possible to minimize at the place of origin.

Die meisten gebräuchlichen Verfahren und Vorrichtungen zur lokalen Minderung bzw. Unterdrückung von akustischen Schwingungen arbeiten mit passiven Maß nahmen, bei denen keine zusätzlichen Energiequellen verwendet werden. Bei spielsweise 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 oft mals lange und teure Dehnschläuche für die Resonatoren erforderlich sind.Most common methods and devices for local degradation or suppression of acoustic vibrations work with a passive measure where no additional energy sources are used. At for example in vehicle construction to reduce noise on hydraulic Aggregates mainly measures to reduce pulsation in the form of Fluid silencers are gripped, which act as resonators. To this end however, there must be additional space in the vehicle for constructive accommodation a secondary sound insulation. Especially with acoustic Highly effective fluid sound absorption sections, this is often very difficult because often long and expensive expansion hoses are required for the resonators.

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 24 01 523 eine Einrichtung zur aktiven Minderung von Schall beschrieben, bei der ein Störschall mit einem Mi krofon aufgenommen und um 180° phasenverschoben am Gehöreingang wieder gegeben wird. In addition to passive damping measures, there are also a number of active ones Known methods in which essentially by coupling suitable acoustic signals the resulting interference vibrations through superimposition be compensated. For example, DE-OS 24 01 523 is a device described for the active reduction of sound, in which an interference sound with a Mi krofon recorded and 180 ° out of phase at the hearing entrance again is given.

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.DE 30 25 391 C2 describes a method and a device for suppression known from acoustic vibrations, in which a control device from a electronic network with feedback branch, subtractor and forward branch is provided and a setpoint as a time-varying useful signal in the Subtractor is entered.

Bei den bekannten aktiven Verfahren zur Schallreduzierung sind separate Schwin gungsgeber zur Erzeugung einer erforderlichen Interferenzschwingung notwendig.In the known active methods for reducing noise, separate vibrations are used generator necessary to generate a necessary interference vibration.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur aktiven Geräuschre duzierung bei hydraulischen Aggregaten anzugeben, bei dem kein separater Schwingungsgeber notwendig ist.The object of the present invention is to provide a method for active noise to specify the reduction for hydraulic units, in which no separate Vibration generator is necessary.

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

Demgemäß beaufschlagt eine Steuereinrichtung einen Aktuator zur Bildung einer bestimmten Kompensationsschwingung.Accordingly, a control device acts on an actuator to form a certain compensation vibration.

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.The basic idea of the invention is one already in a hydraulic unit to operate the intended actuator so that it generates an oscillation is used to compensate for noise based on interference is reversible. The "anti-noise" thus does not have to be of a special kind for it trained, separate sound generator.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird zumindest ein Aktuator derart ange steuert, daß dessen Schwingung eine Schwingung einer anderen Schwingungs quelle im wesentlichen kompensiert; bei dem Aktuator kann es sich dabei bei spielsweise um Ventile eines Ventilblockes handeln. Bei der Schwingung einer an deren 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 a first embodiment, at least one actuator is attached in this way controls that its vibration is a vibration of another vibration source essentially compensated; the actuator can be act for example valves of a valve block. At the vibration one on whose vibration source z. B. caused by a hydraulic pump Vibration. The valves of the valve block are now operated such that a Total vibration arises, which is essentially the pump noise wipes out.

Eine weitere Möglichkeit bietet sich in der Weise an, die verschiedenen Aktuatoren eines hydraulischen Aggregats derart anzusteuern, daß sich die von ihnen verur sachten Schwingungen im wesentlichen untereinander kompensieren.Another possibility is to use the different actuators to control a hydraulic unit in such a way that they get lost gently compensate for vibrations with each other.

Beim obengenannten Beispiel können also die Ventile eines Ventilblocks zur ge genseitigen Kompensation angesteuert werden.In the above example, the valves of a valve block can be used for ge mutual compensation can be controlled.

Gemäß einer dritten Alternative kann eine weitere Schwingungserzeugungseinrich tung, beispielsweise in Form eines hydraulischen Shakers, in dem Aggregat vorge sehen sein, so daß aktuatorunabhängig noch eine weitere Schwingungskomponente erzeugbar ist, mit der die gesamte Schwingung in einer Weise gestaltet wird, daß ein an einem bestimmten Ort angestrebter Interferenzeffekt erreicht werden kann.According to a third alternative, a further vibration generating device can tion, for example in the form of a hydraulic shaker, in the aggregate be seen, so that still another vibration component independent of the actuator can be generated with which the entire vibration is designed in such a way that an interference effect aimed at at a certain location can be achieved.

Die Aktuatoren in dem hydraulischen Aggregat können gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung puls- oder amplitudenmoduliert ange steuert werden. Als besonders günstig hat sich eine pulsweitenmodulierte Ansteue rung herausgestellt.The actuators in the hydraulic unit can according to one particular preferred embodiment of the invention is pulse or amplitude modulated be controlled. A pulse-width-modulated control has proven to be particularly favorable highlighted.

Natürlich kann die Steuereinrichtung die Aktuatoren in einer Regelungsschleife be aufschlagen. Dazu muß das von den Aktuatoren erzeugte Schwingungssignal er mittelt werden. Dies kann meßtechnisch oder modellhaft geschehen.Of course, the control device can be the actuators in a control loop crack open. To do this, he must generate the vibration signal generated by the actuators be averaged. This can be done by measurement or model.

Auf der anderen Seite kann auch eine einfache Steuerung der Aktuatoren gewählt werden. Bei dieser Vorgehensweise werden die Aktuatoren beispielsweise in Ab hängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen in einer vorgegebenen Weise an gesteuert. Die Ansteuerparameter können in Tabellen oder Kennfeldern hinterlegt sein.On the other hand, simple control of the actuators can also be selected become. With this procedure, the actuators are, for example, in Ab dependency on certain operating conditions in a predetermined manner controlled. The control parameters can be stored in tables or maps his.

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

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

Fig. 2a und b ein in einem Hydraulikkreis angeordnetes Hydraulikaggregat mit Ventilen, die gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer zweiten Ausführungsform betrieben werden und FIGS. 2a and b a valve disposed in a hydraulic circuit with hydraulic aggregate valves that a method according to the invention in a second embodiment will be operated in accordance with and

Fig. 3a und b ein in einem Hydraulikkreis angeordnetes Hydraulikaggregat, wel ches einen hydraulischen Shaker aufweist, um in einer dritten Aus führungsform der Erfindung betrieben zu werden. FIGS. 3a and b a valve disposed in a hydraulic circuit hydraulic unit comprises a hydraulic wel ches Shaker to the invention in a third From guide die to be operated.

In allen Fig. 1a bis 3a ist in einfacher und schematischer Weise ein Hydraulic kreis dargestellt, bei dem eine Tandempumpe 12 einen Ventilblock 10, 10' oder 10" über eine Verbindungsleitung 11 mit Hydraulikfluid versorgt. Vom Ventilblock 10, 10' und 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' und 10" besitzt vorlie gend vier Ventile 40 bis 46 (Fig. 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 all Figs. 1a to 3a in a simple and schematic manner, a hydraulic circuit is shown in which a tandem pump '"supplied via a connecting line 11 with hydraulic fluid. From the valve block 10, 10 or 10' and 10" 12 a valve block 10, 10 flows the hydraulic fluid via the return line 13 to an oil cooler 16 in order to be conveyed again by the tandem pump 12 via an oil tank 14 . The valve block 10 , 10 'and 10 "to be explained in more detail here has four valves 40 to 46 ( FIG. 1b) which supply swivel motors via hydraulic lines 21 and 23. A swivel motor 20 is arranged here as an actuator on a front axle. A swivel motor 22 is arranged here 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 Betäti gung Schwingungen.During operation of the hydraulic circuit, the hydraulic fluid flows through the valves 40 to 46 and generates vibrations when flowing through each valve 40 to 46 depending on its actuation.

Werden keine geeigneten Maßnahmen ergriffen, so überlagern sich diese Schwin gungen willkürlich und führen zu einer Gesamtschwingung, deren dadurch verur sachter Schall sich für einen Fahrzeugbediener störend sein kann.If no suitable measures are taken, these pigs overlap effects arbitrarily and lead to an overall vibration, which thereby causes Soft sound can be annoying for a vehicle operator.

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 Schwingun gen gegenseitig möglichst auslöschen. Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß durch die Ventilansteuerung in Form einer Pulsweitenmodulation eine entsprechen de Phasenlage der Ansteuersignale zueinander besteht. Die Geräuschauslöschung erfolgt dann über an sich bekannte Interferenzeffekte. Wird eine geeignete Ver schiebung 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 installie renden Schwingungsgeber bedarf. Die Auswirkung der Interferenzeffekte ist in dem in Fig. 1b dargestellten Zeichnungsausschnitt aus Fig. 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 level as low as possible, the valves 40 to 46 are operated according to a first variant of the invention in a pulse-width-modulated manner, so that the vibrations caused by the individual valves cancel each other out as possible. It is only important to ensure that the valve actuation in the form of pulse width modulation means that there is a corresponding phase relationship between the actuation signals. The noise cancellation is then carried out via interference effects known per se. If a suitable shift of the phase position by pulse width modulation is selected for the individual valves, this in no way affects the performance of the overall hydraulic system. The noise development to the outside can, however, be reduced to a considerable extent without this requiring a special vibration sensor to be installed in a separate form. The effect of the interference effects is shown in the example illustrated in Figure 1b drawing section of Figure 1a in the form of a valve block disposed around the rectangle in which a.. - shown "+". The vibrations of the valves cancel each other out, so that no noise can be detected outside the valve block.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist den Fig. 2a und 2b zu entneh men. Dabei entspricht die Fig. 2a im wesentlichen der Fig. 1a. Lediglich der Ven tilblock ist in anderer Weise betrieben. Dies ist durch die Bezugsziffer 10' zum Aus druck gebracht. Im Gegenzug zu der Betriebsweise bei der Ausführungsform in den Fig. 1a und 1b wird gemäß Fig. 2 der mit den vier Ventilen (hier nicht dargestellt) ausgestattete Ventilblock 10' derart betrieben, daß sich eine vorgegebene Gesamt schwingung durch Überlagerung der einzelnen Schwingungen der Ventile ergibt. Die Gesamtschwingung kann ebenfalls durch eine entsprechende Pulsweitenmo dulation jedes einzelnen Ventils erzeugt werden und ist so gewählt, daß sich diese Gesamtschwingung gerade mit der von der Pumpe über eine Druckpulsation verur sachte Schwingung auslöscht. Die von der Pumpe über die Druckpulsation stam mende Schwingung ist durch den mit Bezugsziffer 50 bezeichneten Pfeil angedeu tet, 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 ge eignete Regelung läßt den Antischall der Ventile hinsichtlich der Phasenlage und des Amplitudenverhältnisses zum Pumpengeräusch entstehen und miteinander interferieren.Another embodiment of the invention is shown in FIGS . 2a and 2b men. The Figure 2a substantially of Figure 1a corresponds to... Only the Ven tilblock is operated in a different way. This is brought to expression by the reference number 10 '. In contrast to the mode of operation in the embodiment in FIGS. 1a and 1b, the valve block 10 'equipped with the four valves (not shown here) is operated in accordance with FIG results. The total vibration can also be generated by a corresponding pulse width modulation of each individual valve and is selected so that this overall vibration is extinguished 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 arrow designated by reference numeral 50 , the total vibration caused by the valve block 10 'by the arrow designated by reference numeral 52 . Both vibrations, that is to say the vibration caused by the pump and the total vibration of the valve block 10, are to be canceled out as much as possible by interference effects. The valve control z. B. via DC excitation. The pulse width modulation is then only used to generate anti-noise for the pump noise. A suitable control allows the anti-noise of the valves with regard to the phase position and the amplitude ratio to the pump noise to arise and interfere with one another.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird anhand der Fig. 3a und 3b erläutert. Die Fig. 3a entspricht im wesentlichen den Fig. 1a und 2a. Der Ventilblock 10" aus den Fig. 3a und 3b unterscheidet sich gegenüber dem Ventilblock 10' aus den Fig. 2a und 2b lediglich dadurch, daß noch ein separat zu regelnder hy draulischer Shaker 60 in dem Ventilblock 10" angeordnet ist. Durch den separaten hydraulischen Shaker 60 läßt sich die Phasenlage und das Amplitudenverhältnis der Ventile in zusätzlicher Weise beeinflussen und steuern, so daß eine noch bes sere Geräuschreduktion über die Interferenzeffekte durch eine genauere Abstim mung des Antischalls erreicht werden kann. Alle übrigen Bezugsziffern aus den Fig. 3a und 3b entsprechen denjenigen aus Fig. 2a und 2b.Another embodiment of the invention is explained with reference to FIGS . 3a and 3b. FIGS. 3a corresponds to Fig substantially. 1a and 2a. The valve block 10 "from FIGS . 3a and 3b differs from the valve block 10 'from FIGS . 2a and 2b only in that a separately controllable hydraulic shaker 60 is arranged in the valve block 10 ". By means of the separate hydraulic shaker 60 , the phase position and the amplitude ratio of the valves can be influenced and controlled in an additional manner, so that an even better noise reduction can be achieved via the interference effects by a more precise tuning of the anti-noise. All other reference numerals from FIGS . 3a and 3b correspond to those from FIGS . 2a and 2b.

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 Hydrau likproblem verwendet werden, bei dem Aktuatoren zur Beeinflussung der Fluidströ mung vorgesehen sind. Gerade im Kraftfahrzeugbereich kann durch den Verzicht auf passive pulsationsmindernde Maßnahmen zudem eine wesentlich günstigere Packagesituation erreicht werden.Overall, the noise problems can be solved with the present invention Reduce hydraulic units in a simple and inexpensive way. The Noise reduction can occur with any hydraulic resulting from fluid noise likproblem are used, in which actuators to influence the fluid flows tion are provided. Especially in the motor vehicle sector, the waiver can passive pulsation-reducing measures are also much cheaper Package situation can be achieved.

Claims

1. A method for active noise reduction in hydraulic units, with at least one actuator which is acted upon by a control device for influencing a fluid flow, characterized in that the control device acts on the actuator ( 40-46 ) to form a certain compensation vibration.

2. The method according to claim 1, characterized in that the at least one actuator ( 40-46 ) is controlled such that the sen vibration compensates an oscillation of another vibration source ( 12 ).

3. The 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 essentially compensate each other.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that at least one aggregate is controlled by pulse or amplitude modulation becomes.

5. The method according to claim 4, characterized, that at least one unit is controlled with pulse width modulation.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a further vibration component with an additional vibration generator ( 60 ) is generated in the unit.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the actuators depending on operating conditions in predefi controlled way.

8. The method according to any one of the preceding claims 1 to 7, characterized, that the resulting noise or vibration results it is assumed that a correction signal based on this data is averaged and that this correction signal to the control device for ge suitable control of the actuator or actuators is passed on.

9. The method according to any one of the preceding claims 1 to 7, characterized, that the resulting noise or vibration a model is calculated that based on this data a Cor correction signal is determined and that this correction signal to the Steuerein direction for suitable control of the actuator or actuators will.