-
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine hydraulische Verdrängereinheit gemäß dem Patentanspruch 1.
-
Eine hydraulische Verdrängereinheit weist Betriebszustände auf, die durch Prozessgrößen beschreibbar sind. Diese sind beispielsweise eine Öltemperatur, ein Arbeitsdruck, eine Drehzahl einer Triebwelle oder ein Druckmittelvolumenstrom der Verdrängereinheit. Istwerte der Prozessgrößen werden erfasst und gehen in die Steuerung oder Regelung einer der Prozessgrößen ein.
-
Zur Erfassung der Istwerte der Prozessgrößen sind an der Verdrängereinheit verteilt oder in einer kompakten Sensoranordnung zusammengefasst mehrere geeignete Sensoren angeordnet, die Teil einer Steuereinrichtung sind.
-
Zur Verarbeitung der Istwerte weist die Steuereinrichtung zusätzlich einen Regler und/oder einen Verstärker, beziehungsweise eine Endstufe auf. Im Regler erfolgt der Abgleich der Istwerte mit zugeordneten Sollwerten, wonach aus der daraus bestimmten Abweichung ein Stellsignal ermittelt wird. Bevor dieses an einen Aktor der Verdrängereinheit, beispielsweise einen Elektromagneten einer Verstellvorrichtung, weitergeleitet wird, wird es über die Endstufe verstärkt.
-
Eine gattungsgemäße Steuereinrichtung mit einer Verdrängereinheit zeigt die Offenlegungsschrift
DE 10 2005 037 620 A1 .
-
Nachteilig an der darin gezeigten Lösung ist, dass die Steuereinrichtung fix und unveränderlich ausgestaltet ist und dadurch nur eine spezielle Konfiguration der Steuereinrichtung ermöglicht ist. Diese ist somit nicht oder nur mit viel Aufwand umkonfigurierbar.
-
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zu schaffen, die flexibler konfigurierbar ist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Steuereinrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 beschrieben.
-
Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung für eine hydraulische Verdrängereinheit hat wenigstens eine Anordnung aus den Anordnungen Sensoranordnung, Regleranordnung und Verstärkeranordnung. Dabei ist wenigstens eine der Anordnungen als Modul, beziehungsweise Baukasten, ausgestaltet.
-
Über die modulare Bauweise der Steuereinrichtung ist es möglich, auf einfache Weise unterschiedliche Konfigurationen der Steuereinrichtung bereitzustellen. So ist die Flexibilität der Konfiguration gegenüber dem Stand der Technik erhöht, da je nach Kundenanforderung unterschiedliche Kombinationen der Anordnungen oder Module und damit der Funktionen der Steuereinrichtung bereitgestellt werden können.
-
Besonders einfach ist die Steuereinrichtung umkonfigurierbar, wenn eine Schnittstelle zwischen Modulen standardisiert ist. Vorzugsweise sind die Module an der Schnittstelle lösbar miteinander verbindbar, do dass im Falle einer Umkonfiguration der Steuereinrichtung ein Modul durch ein anderes leicht ersetzbar ist. Ein Beispiel:
Weist die Steuereinrichtung ein Sensormodul vom Typ A und ein mit diesem über die standardisierte Schnittstelle verbundenes Reglermodul vom Typ A auf, so kann beispielsweise das Sensormodul (Typ A) auf einfachste Weise durch ein Sensormodul vom Typ B, welches ebenfalls die standardisierte Schnittstelle aufweist, ersetzt werden. Auf diese Weise sind Konfigurationen der Steuereinrichtung mit geringem Aufwand und prozesssicher änderbar. Für die Praxis ergibt sich der Vorteil, dass schnell auf wechselnde Anforderungen an die Steuereinrichtung reagiert werden kann. Zudem stellt dies ein Schritt in Richtung einer Gleichteilverwendung dar, der geringere Entwicklungs- und Fertigungskosten mit sich bringt. Dem gegenüber stehen die herkömmlichen Lösungen des Standes der Technik, die nur spezielle Konfigurationen der Steuerungseinrichtung erlauben und auch nur in dieser Konfiguration nutzbar sind.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung weisen das oder die Module Modulgehäuse auf, über die die standardisierte Schnittstelle ausbildbar ist. Über die Unterbringung von Komponenten des Moduls im Modulgehäuse ist das entsprechende Modul räumlich kompakt angeordnet und die standardisierte Schnittstelle ist physisch auf einfache Weise am Gehäuse ausbildbar.
-
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Steuereinrichtung eine Schnittstelle auf, die mit Hinblick auf eine Anordnung der Steuereinrichtung an der Verdrängereinheit standardisiert ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Steuereinrichtung mit wenig Aufwand auf Verdrängereinheiten unterschiedlicher Baureihen, die eine entsprechende, standardisierte Schnittstelle aufweisen, montierbar ist. Auf diese Weise ist eine Gleichteilverwendung der Steuereinrichtung für mehrere Baureihen unterstützbar.
-
Letztgenannte standardisierte Schnittstelle weist vorzugsweise ein standardisiertes Lochbild auf, wobei das Lochbild vorzugsweise an einem Modulgehäuse des Sensormoduls angeordnet ist. Im Modulgehäuse erfolgt eine Anordnung und Aufnahme von Sensoren gemäß dem Lochbild und die Sensoren sind gut vor Beschädigung und vor elektromagnetischen Störungen geschützt.
-
Das Sensormodul kann dabei mehrere, insbesondere eine variable Anzahl von Sensoren aufweisen, wobei das vorgenannte Lochbild dazu geeignet ist, alle bestimmungsgemäßen Kombinationen und Anzahlen und Arten von Sensoren aufzunehmen.
-
Besonders bevorzugt ist die Schnittstelle bezüglich mechanischer und / oder elektrischer und / oder elektronischer Kriterien standardisiert.
-
Vorzugsweise weist das Reglermodul eine Prozessoreinheit auf, über die unterschiedliche Aufgaben des Reglermoduls abgearbeitet werden können.
-
Vorzugsweise ist das Sensormodul um einen nicht flüchtigen Speicher ergänzt, um Konfigurationsdaten, sowie Kalibrierungsdaten der hydraulischen Verdrängereinheit für externe Steuereinheiten zur Verfügung stellen zu können.
-
Die Schnittstelle zwischen dem Sensormodul und dem Reglermodul ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass je nach Kombination der Module der Steuereinrichtung verschiedene Funktionen möglich sind. Eine mögliche Funktion ist, dass Sensordaten direkt an eine übergeordnete Steuereinheit übermittelt werden, wodurch die Steuereinrichtung lediglich als Sensorcluster wirksam ist. Eine alternative oder ergänzende mögliche Funktion ist, dass die Sensordaten über die Steuereinrichtung ausgewertet werden und gegebenenfalls durch zusätzliche Informationen ergänzt werden und im Anschluss auf eine höhere Protokollebene, beispielsweise CANOpen, weitergegeben werden. In dem Falle würde die Steuereinrichtung die Funktion eines intelligenten Sensor- oder Diagnosesystems übernehmen. Alternativ oder ergänzend dazu ist eine mögliche Funktion, dass die Steuereinrichtung Regelungsaufgaben übernimmt und Stellsignale über interne oder externe Endstufen an Aktuatoren der Verdrängereinheit weitergibt. Weist die Steuereinrichtung die Endstufe auf, so ist über diese wenigstens ein Aktor ansteuerbar. Die Endstufen und Aktuatoren können dabei generell intern, extern oder auf einem weiteren zu der Steuereinrichtung gehörenden Modul angeordnet sein.
-
Eine besonders kompakte Steuereinrichtung ist gegeben, wenn sie zumindest einen Aktor aufweist.
-
Die beschriebene Modularisierung der Steuereinrichtung kann auch durch Bestückungsvarianten oder ähnliches realisiert werden.
-
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Steuereinrichtung einen Umsetzer auf, über den eine erfassbare, inkompatible Prozessgröße der Verdrängereinheit, insbesondere ein Weg oder ein Schwenkwinkel oder ein Druck oder eine Temperatur oder eine Schwingung, in ein elektronisch verarbeitbares, kompatibles Signal, insbesondere eine elektrische Spannung oder eine CAN-Information, wandelbar ist.
-
Eine hydraulische Verdrängereinheit weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung auf, die eine Sensoranordnung und / oder eine Regleranordnung und / oder eine Verstärkeranordnung aufweist, von denen wenigstens eine modular ausgestaltet ist.
-
Besonders bevorzugt ist wenigstens eine Schnittstelle zwischen den Modulen standardisiert.
-
Besonders bevorzugt weist auch die Verdrängereinheit eine standardisierte Schnittstelle zur Steuereinrichtung gemäß der vorangegangenen Beschreibung auf.
-
Weiterhin ist eine Anwendung einer Konfigurationsmethode möglich, über die eine Bestückung des Sensormoduls mit Sensoren automatisch erkennbar ist.
-
Grundsätzlich ist es vorteilhaft, die standardisierte Schnittstelle zwischen der Steuereinrichtung und der Verdrängereinheit, die vorzugsweise über das Lochbild des Sensormoduls ausgebildet ist, auf Verdrängereinheiten verschiedener Baureihen zu integrieren.
-
Zusammengefasst ist der Vorteil der modularisierten Steuereinrichtung mit standardisierten Schnittstellen, dass eine gemeinsame Plattform für verschiedene steuerungstechnische Anforderungen und eine höhere Flexibilität bei der Erfüllung von Kundenanforderungen ermöglicht ist. Zudem ist eine höhere Produktvielfalt bei gleichzeitig verringertem vorrichtungstechnischem und logistischem Aufwand ermöglicht.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Steuereinrichtungen anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung mit Aktoren in einer perspektivischen Ansicht,
-
2 eine Matrix einiger möglicher Konfigurationen von Ausführungsbeispielen von Steuereinrichtungen, und
-
3 eine Sensoranordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Steuereinrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
-
Gemäß 1 weist eine Steuereinrichtung 1 ein Sensormodul 2 und zwei als Elektromagnete ausgebildete Aktoren 4, 6 auf. Das Sensormodul 2 hat ein Modulgehäuse, von dem in 1 lediglich ein Gehäuseunterteil 8 zu sehen ist. Ein nicht dargestellter Gehäusedeckel ist davon abgehoben.
-
Das Gehäuseunterteil 8 ist blockartig ausgestaltet und weist an seiner Oberseite 11 eine im Wesentlichen zylindrische, sich in Richtung einer Unterseite 14 bis hin zu einem Boden erstreckende Ausnehmung 12 auf. In der Ausnehmung 12 sind mehrere Sensoren 15, 16, 18, 20 angeordnet. Die kompakte Anordnung der Sensoren 15, 16, 18, 20 im Sensormodul 2 macht einen aufwendigen Kabelbaum zur Kontaktierung der Sensoren 15, 16, 18, 20 überflüssig. Letztgenannter Sensor 20 ist als Schwenkwinkelsensor ausgebildet und über einen in 1 nicht dargestellten Schwenkarm mit einem ein Verdrängungsvolumen indizierenden Bauteil der Verdrängereinheit, beispielsweise mit einer Schwenkwiege, koppelbar.
-
Der Sensor 15 ist als Drehzahlsensor ausgestaltet, dessen vertikale Einbaulage an verschiedene Nenngrößen der Verdrängereinheit auf einfache Weise anpassbar ist. Zu diesem Zweck weist das Sensormodul 2 eine Feder 17 auf, über die der Drehzahlsensor 15 bis auf einen von der Nenngröße der Verdrängereinheit abhängigen Anschlag (nicht dargestellt) niederhaltbar ist. Kontaktierbar ist der Drehzahlsensor 15 über eine Signalleitung 19 und einen Stecker 21, die die vorbeschriebene Vertikalbewegung des Drehzahlsensors in Abhängigkeit der Nenngröße ermöglichen.
-
Die lagestabilen Sensoren 16, 18 und 20 weisen an einer zum abgehobenen Gehäusedeckel weisenden Seite je vier Kontakte 23 auf. Diese sind von einer innenseitig am abgehobenen Gehäusedeckel angeordneten Leiterplatte (nicht dargestellt) beim Aufsetzen des Gehäusedeckels kontaktierbar. Über die Aktoren 4, 6 sind Ventil- beziehungsweise Stellkolben 25, 27 betätigbar. Die Aktoren 4, 6 haben jeweils einen Stecker 22 zur elektrischen Kontaktierung und sind gemeinsam auf nur einer Seite 24 des Sensormoduls 2 angeordnet, um eine Sensorik möglichst wenig zu stören.
-
Das Sensormodul 2 hat einen nicht näher dargestellten elektrischen Stecker, über den ein weiteres Modul der Steuereinrichtung, beispielsweise ein Reglermodul, kontaktierbar ist.
-
2 zeigt eine Matrix möglicher Konfigurationen K für fünf Ausführungsbeispiele von Steuereinrichtungen. Die Konfigurationen sind dabei in den Zeilen K1 bis 5 dargestellt. Gezeigt sind lediglich Konfigurationen der Steuereinrichtung, die alle drei Module aufweisen. Abweichend davon können auch Konfigurationen möglich sein, die nur ein oder zwei der Module aufweisen. Die Matrix hat Spalten S, R und V. Dabei bedeutet „S“ Sensormodul, „R“ Reglermodul und „V“ Verstärkermodul.
-
Gemäß 3 hat ein Sensormodul 102 ein Modulgehäuse 107 etwa rechteckigen Grundquerschnitts mit einem unteren Gehäuseteil 108 und einem Gehäusedeckel 109. Letztgenannter hat eine ans untere Gehäuseteil 108 angepasste, rechteckige Grundform und übergreift das Gehäuseteil 108 lateral. Das Modulgehäuse 107 ist mit seiner Gehäuseunterseite 114, die am unteren Gehäuseteil 108 angeordnet ist, an ein Gehäuse einer Verdrängereinheit (nicht dargestellt) ansetzbar oder befestigbar.
-
Aus der Gehäuseunterseite 114 des Modulgehäuses 107 treten Signalleitungen 115, 116 und 118 von im Modulgehäuse 107 angeordneten Sensoren (verdeckt vom Modulgehäuse 107) aus und durchsetzen bei montiertem Sensormodul 102 das Gehäuse der Verdrängereinheit.
-
Der Gehäusedeckel 109 hat eine Gehäuseoberseite 110 mit einer etwa parallel zur Gehäuseunterseite 114 angeordneten ersten Stufe 138 und einer dazu parallel verlaufenden, erhöhten zweiten Stufe 140. Beide Stufen 138, 140 sind über eine Seitenfläche 142 miteinander verbunden. Die Seitenfläche 142 ist dabei jeweils etwa in rechtem Winkel von den Stufen 138, 140 abgewinkelt. An der vertikalen Seitenfläche 142 ist ein Stecker 112 angeordnet. Dieser weist an einer vom Betrachter abgewandten Seite eine Öffnung 120 mit Kontaktelementen (nicht sichtbar) auf, über die die Sensoren des Sensormoduls 102 kontaktierbar sind. Innenseitig am Gehäusedeckel 109 ist eine elektronisch mit dem Stecker 112 verbundene Leiterplatte angeordnet (verdeckt vom Modulgehäuse 107), über die beim Aufsetzen des Gehäusedeckels 109 die Kontaktierung der Sensoren erfolgt.
-
Von besonderem Vorteil im Hinblick auf das Sensormodul gemäß 3 ist, dass dieses einen zentralen elektrischen Stecker 112 aufweist. In das Sensormodul 102 kann auch die Reglerkarte und die Verstärkerkarte eingebaut werden.
-
Offenbart ist eine Steuereinrichtung für eine hydraulische Verdrängereinheit, die eine Sensoranordnung und / oder eine Regleranordnung und / oder eine Verstärkeranordnung aufweist, wobei wenigstens eine der Anordnungen modular ausgestaltet ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102005037620 A1 [0005]
