DE202021106834U1

DE202021106834U1 - Hydraulische Ventilsteuerung

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Publication number: DE202021106834U1
Application number: DE202021106834.5U
Authority: DE
Original assignee: Spohn & Burkhardt & Co KG GmbH
Current assignee: Spohn & Burkhardt & Co KG GmbH
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2031-12-16

Abstract

Hydraulische Ventilsteuerung (1)
- mit einem ersten Ventilsteuerungsmodul (2), umfassend
- einen Ventilsteuerblock (4), der aus einem an eine Hydraulikflüssigkeitversorgung anschließbaren Basismodul (11) mit einer Druckwaage zwischen seinem Pumpenanschlusskanal und seinem Tankanschlusskanal sowie aus ein oder mehreren Ventilmodulen (14 - 16) zusammengesetzt ist, welches zumindest eine Ventilmodul (14 - 16) einen hydraulischen Vorlaufkanal (29) und einen hydraulischen Rücklaufkanal (30, 30.1) mit entsprechender Fluidverbindung zu Anschlüssen (17, 18) für das oder die durch das Ventilmodul (14 - 16) betätigbaren Aktoren aufweist, wobei der Vorlaufkanal (29) und der Rücklaufkanal (30, 30.1) eines jeden Ventilmoduls (14 - 16) als das Ventilmodul (14 - 16) durchgreifende Kanäle ausgeführt sind und der Vorlaufkanal (29) an einen Vorlaufanschluss des Basismoduls (11) und der Rücklaufkanal (30, 30.1) an einen Rücklaufanschluss des Basismoduls (11) angeschlossen sind und wobei bei dem von dem Basismodul (11) entferntesten Ventilmodul (16) der endseitig offene Vorlaufkanal (29) und der endseitig offene Rücklaufkanal (30, 30.1) an ihrer von dem Basismodul (11) wegweisenden Kanalmündung durch einen Kanalverschluss (20) lösbar verschlossen sind, welche Ventilmodule (14 - 16) ferner jeweils einen Signaleingang (19) zum Empfangen eines Ansteuersignals für eine Betätigung eines in dem Ventilmodul (14 - 16) enthaltenen Ventils aufweisen,
- eine Eingabeeinheit (8) zum Ansteuern des wenigstens einen Ventilmoduls (14 - 16) des Ventilsteuerblockes (4) und
- eine Übertragungsstrecke (9) zum Übertragen eines durch die Eingabeeinheit (8) erzeugten Ansteuersignals an das oder die Ventilmodule (14 - 16) des Ventilsteuerblocks (4) sowie
- mit einem zweiten Ventilsteuerungsmodul (3), umfassend
- einen aus einem oder mehreren Ventilmodulen (25 - 28) zusammengesetzten Ventilsteuerblock (22), dessen Ventilmodule (25 - 28) einen prinzipiell gleichen Aufbau aufweisen wie die Ventilmodule (14 - 16) des Ventilsteuerblocks (4) des ersten Ventilsteuerungsmoduls (2),
- eine Eingabeeinheit (23) zum Ansteuern der Ventilmodule (25 - 28) des zweiten Ventilsteuerungsmoduls (3) und
- eine Übertragungsstrecke (24) zum Übertragen eines durch Betätigung der Eingabeeinheit (23) erzeugten Ansteuersignals an das oder die Ventilmodule (25 - 28),
- wobei das zweite Ventilsteuerungsmodul hydraulisch und mechanisch an das erste Ventilsteuerungsmodul anschließbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilsteuerung, wie diese bei hydraulischen Arbeitsmaschinen und/oder bei hydraulischen Anbaugeräten eingesetzt werden.
Bei hydraulischen Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Frontladern, Baggern, Kommunalfahrzeugen und dergleichen sind die hydraulischen Aktoren, entweder translatorisch oder rotatorisch hydraulisch angetrieben, über eine hydraulische Ventilsteuerung angesteuert. Eine solche hydraulische Ventilsteuerung wird in Abhängigkeit von den anzusteuernden Aktoren individuell auf den Nutzer und die von ihm gewünschte Fahrzeug- bzw. Arbeitsmaschinenausstattung zusammengestellt. Zusammengesetzt ist ein solcher Ventilsteuerblock typischerweise aus einem Basismodul und mehreren, typischerweise drei oder vier Ventilmodulen. Über das Basismodul sind die Ventilmodule in den hydraulischen Kreislauf eingeschaltet. Das Basismodul ist zum Einen an den hydraulischen Vorlauf und zum Anderen an den hydraulischen Rücklauf angeschlossen. Der Rücklauf verbindet das Basismodul mit einem Hydrauliktank. Der Eingang des Basismoduls ist an die Pumpenseite des hydraulischen Kreislaufes angeschlossen. Die einzelnen Ventilmodule verfügen über einen Vorlaufkanal und über einen oder auch mehrere Rücklaufkanäle. Die Ventilmodule sind anordnungstechnisch in einer Reihenanordnung hintereinandergeschaltet, hydraulisch jedoch parallel geschaltet. In vielen Fällen ist in die Ventilmodule eine Druckwaage integriert. Der Vorlaufkanal und Rücklaufkanal des jeweiligen Ventilmoduls steht in Fluidverbindung mit den beiden Anschlüssen eines solchen Ventilmoduls, an das die Aktoren angeschlossen sind. Bei diesen Anschlüssen handelt es sich um einen Vorlaufanschlussstutzen und einen Rücklaufanschlussstutzen, bei welchen Anschlussstutzen es sich zumeist um Schraubstutzen handelt. Die von dem Basismodul wegweisende Seite des von dem Basismodul entferntesten Ventilmoduls ist durch eine Abschlussplatte verschlossen. Durch diese sind auch die diesseitig offenen Kanalmündungen des Vorlaufkanals und des zumindest einen Rücklaufkanals dieses Ventilmoduls verschlossen.
Eine solche hydraulische Ventilsteuerung umfasst ferner eine Eingabeeinheit. Bei dieser kann es sich beispielsweise um einen Joystick handeln. Typischerweise befindet sich der Joystick in Reichweite des Fahrersitzes. Erzeugt werden mit einer solchen Eingabeeinheit elektrische Schaltsignale, die an die Ventilmodule des Ventilsteuerungsblockes übertragen werden. Als Übertragungsstrecke dient ein Kabelstrang. Dessen Kabel tragen endseitig Steckkontakte, wobei die zum Ansteuern eines Ventilmoduls vorgesehenen Kabel jeweils in einem einzigen Steckerteil zusammengefasst sind. Die einzelnen Einheiten einer solchen hydraulischen Ventilsteuerung, und zwar der Ventilsteuerblock, die zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit eingesetzte Pumpe, der Hydraulikflüssigkeitstank und die Eingabeeinheit sind fahrzeugseitig an unterschiedlichen Positionen verbaut, auch um den durch ein damit ausgerüstetes Fahrzeug oder eine damit ausgerüstete Arbeitsmaschine zur Verfügung gestellten Einbauraum bestmöglichst ausnutzen zu können.
Die Einrichtung einer solchen hydraulischen Ventilsteuerung - deren Konfigurierung - erfolgt nach ihrem Zusammenbau und umfasst eine Zuordnung einer bestimmten Betätigung der Eingabeeinheit, beispielsweise des Joysticks zu der gewünschten Aktoransteuerung. So wird beispielsweise bei einer ersten Konfektionierung einer solchen hydraulischen Ventilsteuerung eine Bewegung des Joysticks in Fahrtrichtung als Signal für das erste, an das Basismodul angeschlossene Ventilmodul eingerichtet, während bei einer anderen Konfigurierung mit einer solchen Joystickbewegung beispielsweise das zweite oder dritte Ventilmodul des Ventilsteuerungsblockes angesteuert werden. Aus diesem Grunde erfolgt die Einrichtung einer solchen hydraulischen Steuerung dem Kundenwunsch entsprechend individuell.
Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein mit einer solchen hydraulischen Ventilsteuerung ausgerüstetes Fahrzeug oder eine damit ausgerüstete Arbeitsmaschine um weitere hydraulische Aktoren erweitert werden soll. In einem solchen Fall wird eine zweite hydraulische Ventilsteuerung im Fahrzeug oder in einer solchen Arbeitsmaschine verbaut. Aufgrund der notwendigen Konfigurierung der nachträglich zu installierenden oder installierten hydraulischen Ventilsteuerung kann dieses in aller Regel nicht von dem Betreiber oder Nutzer des Fahrzeuges bzw. der Arbeitsmaschine vorgenommen werden. Überdies ist mitunter der zur Verfügung stehende Einbauraum für eine zweite hydraulische Ventilsteuerung begrenzt, so dass diese mitunter nur einen Ventilsteuerungsblock mit nur wenigen Ventilmodulen, beispielsweise ein oder zwei Ventilmodule umfassen kann.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Ventilsteuerung für ein Fahrzeug oder eine Arbeitsmaschine vorzuschlagen, bei der ein Nachrüsten mit weiteren Ventilmodulen nicht nur ohne Weiteres möglich ist und auch nutzerseitig vorgenommen werden kann, sondern bei der auch weniger Einbauraum zum Betrieb derselben benötigt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine hydraulische Ventilsteuerung

- mit einem ersten Ventilsteuerungsmodul, umfassend
- - einen Ventilsteuerblock, der aus einem an eine Hydraulikflüssigkeitversorgung anschließbaren Basismodul mit einer Druckwaage zwischen seinem Pumpenanschlusskanal und seinem Tankanschlusskanal sowie aus ein oder mehreren Ventilmodulen zusammengesetzt ist, welches zumindest eine Ventilmodul einen hydraulischen Vorlaufkanal und einen hydraulischen Rücklaufkanal mit entsprechender Fluidverbindung zu Anschlüssen für das oder die durch das Ventilmodul betätigbaren Aktoren aufweist, wobei der Vorlaufkanal und der Rücklaufkanal eines jeden Ventilmoduls als das Ventilmodul durchgreifende Kanäle ausgeführt sind und der Vorlaufkanal an einen Vorlaufanschluss des Basismoduls und der Rücklaufkanal an einen Rücklaufanschluss des Basismoduls angeschlossen sind und wobei bei dem von dem Basismodul entferntesten Ventilmodul der endseitig offene Vorlaufkanal der endseitig offene Rücklaufkanal an ihrer von dem Basismodul wegweisenden Kanalmündung durch einen Kanalverschluss lösbar verschlossen sind, welche Ventilmodule ferner jeweils einen Signaleingang zum Empfangen eines Ansteuersignals für eine Betätigung eines in dem Ventilmodul enthaltenen Ventils aufweisen,
- eine Eingabeeinheit zum Ansteuern des wenigstens einen Ventilmoduls des Ventilsteuerblockes und
- eine Übertragungsstrecke zum Übertragen eines durch die Eingabeeinheit erzeugten Ansteuersignals an das oder die Ventilmodule des Ventilsteuerblocks sowie
- mit einem zweiten Ventilsteuerungsmodul, umfassend
- einen aus einem oder mehreren Ventilmodulen zusammengesetzten Ventilsteuerblock, dessen Ventilmodule einen prinzipiell gleichen Aufbau aufweisen wie die Ventilmodule des Ventilsteuerblocks des ersten Ventilsteuerungsmoduls,
- eine Eingabeeinheit zum Ansteuern der Ventilmodule des zweiten Ventilsteuerungsmoduls und
- eine Übertragungsstrecke zum Übertragen eines durch Betätigung der Eingabeeinheit erzeugten Ansteuersignals an das oder die Ventilmodule,
- wobei das zweite Ventilsteuerungsmodul hydraulisch und mechanisch an das erste Ventilsteuerungsmodul anschließbar ist.

Diese hydraulische Ventilsteuerung ist modular konzipiert. Diese verfügt über ein erstes Ventilsteuerungsmodul und über zumindest ein weiteres Ventilsteuerungsmodul. Das erste Ventilsteuerungsmodul, umfassend einen Ventilsteuerblock mit einem Basismodul und mit einem oder mehreren Ventilmodulen, eine Ansteuereinheit, etwa einen Joystick, sowie eine Übertragungsstrecke zum Übertragen der Schaltsignale der Eingabeeinheit an die Ventilmodule des Ventilsteuerblocks, ist ausgelegt, dass der Ventilsteuerblock um ein oder mehrere weitere Ventilmodule erweiterbar ist. Diese weiteren Ventilmodule sind Teil eines zweiten Ventilsteuerungsmoduls, insbesondere dann, wenn dessen Ventilsteuerblock mehrere Ventilmodule umfasst. Dann verfügt das zweite Ventilsteuerungsmodul ebenfalls über eine eigene Eingabeeinheit mit entsprechender Übertragungsstrecke von dieser an die ein oder mehreren weiteren Ventilmodule. Der Ventilsteuerblock des ersten Ventilsteuerungsmoduls ist um weitere Ventilmodule erweiterbar, da der Vorlaufkanal und der zumindest eine Rücklaufkanal des von dem Basismodul entferntesten Ventilmoduls an der von dem Basismodul wegweisenden Seite durch einen lösbaren Kanalverschluss zugänglich gemacht werden können. Dieses erlaubt den Anschluss des Ventilsteuerblockes eines zweiteren Ventilsteuermoduls an den Ventilsteuerblock des ersten Ventilsteuermoduls, so dass die Ventilmodule des zweiten Ventilsteuermoduls an die hydraulische Versorgung des ersten Ventilsteuermoduls angeschlossen sind. Das zweite Ventilsteuerungsmodul benötigt daher in seinem Ventilsteuerblock kein eigenes, zusätzliches Basismodul. Vielmehr wird das im ersten Ventilsteuerungsmodul enthaltene Basismodul seines Ventilsteuerblockes auch für die Ventilmodule des zweiten Ventilsteuerungsmodules genutzt. Als Kanalverschlüsse kommen beispielsweise schraubbare Verschlussstopfen in Frage. Diese können ohne Weiteres von jedermann gelöst werden, wenn ein erstes Ventilsteuerungsmodul um weitere hydraulische Funktionalitäten erweitert werden soll, mithin um ein zweites Ventilsteuerungsmodul erweitert werden soll. Es versteht sich, dass vor einer Demontage der Kanalverschlüsse das hydraulische System drucklos geschaltet wird.
Jedem Ventilsteuerungsmodul ist eine Eingabeeinheit und eine Übertragungsstrecke zugeordnet. Dieses erlaubt eine Voreinrichtung der Ventilsteuerungsmodule, so dass ein Einrichten bzw. Konfigurieren derselben erst nach dem Einbau nicht mehr erforderlich ist. Zumindest bei dem zweiten Ventilsteuerungsmodul ist die Übertragungsstrecke mit ihren ventilmodulseitigen Anschlüssen so eingerichtet, dass eine vorgegebene Betätigung der Eingabeeinheit eine dieser Betätigungsbewegung zugeordneten Ventilmodul zugeordnet ist. Um eine solche eindeutige Zuordnung zwischen einer Betätigungsbewegung der Eingabeeinheit und der Ansteuerung des dieser Betätigungsbewegung zugeordneten Ventilmoduls zu gewährleisten, können die Signaleingänge der Ventilmodule des Ventilsteuerblockes des zweiten Ventilsteuermoduls und die komplementären Gegenstücke als beispielsweise Steckverbinderpaare jeweils unterschiedlich codiert sein, typischerweise über eine mechanische Codierung. Als Übertragungsstrecke wird man in aller Regel einen Kabelstrang verwenden. Grundsätzlich ist auch eine drahtlose Übertragung von der Eingabeeinheit zu den Ventilmodulen des Ventilsteuerblockes möglich. Dieses setzt voraus, dass der Ventilsteuerblock dann über einen entsprechenden Empfänger verfügt. Dessen Ausgänge sind dann wiederum typischerweise codiert an den jeweiligen Eingang eines Ventilmoduls angeschlossen. In gleicher Weise kann die Übertragungsstrecke zwischen der Eingabeeinheit des ersten Ventilsteuerungsmoduls zu den dieser zugeordneten Ventilmodulen vorgesehen sein.
In vielen Fällen erfolgt eine Kommunikation bei Arbeitsmaschinen und auch bei Fahrzeugen über das CAN-Protokoll. Daher wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine CAN-fähige Eingabeeinheit, beispielsweise ein CAN-fähiger Joystick eingesetzt und die Übertragung der Schaltbefehle von der Eingabeeinheit an den jeweiligen Ventilsteuerblock erfolgt mittels des CAN-Protokolls.
Je nach Auslegung des Ventilsteuerblockes des ersten Ventilsteuerungsmoduls können die Ventilmodule ausgehend von dem Basismodul in einer Reihenanordnung zueinander angeordnet sein. Bei einer solchen Anordnung bildet das Basismodul sodann den Kopf einer solchen Reihenanordnung. Möglich ist auch, dass das Basismodul mehrere hydraulische Anschlüsse aufweist, so dass an dieses beispielsweise an einander gegenüberliegenden Seiten jeweils ein oder mehrere Ventilmodule, ihrerseits wiederum in einer Reihenanordnung zueinander angeordnet, angeschlossen werden können. In einem solchen Fall befindet sich das Basismodul eingeschaltet zwischen zwei Ventilmodulen. Sind ausgehend von dem Basismodul an einen Ventilmodulanschluss mehrere Ventilmodule angeschlossen, was die Regel sein dürfte, sind bei diesen der Vorlaufkanal und der zumindest eine Rücklaufkanal hydraulisch aneinander angeschlossen. Die Ventilmodule selbst sind hydraulisch parallel geschaltet.
Bei einer solchen hydraulischen Ventilsteuerung verfügt das Basismodul über eine Druckwaage zwischen seiner Pumpenanschlussleitung und seiner Tankanschlussleitung. Eine solche Druckwaage kann auf unterschiedliche Weise realisiert sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Druckwaage ein proportionales Druckregelventil mit voreingestellter Druckbegrenzung verwendet. Die Funktionalität einer Druckwaage kann auch auf andere Weise ausgeführt sein.
Diese kann integraler Bestandteil des Basismoduls oder auch ein separates Bauteil sein. Im letzteren Fall wird das hydraulische Basismodul dann durch das Basismodul und die an dieses extern angeschlossene Druckwaage bereitgestellt. Das Vorsehen einer Druckwaage als Teil des Basismoduls hat zum Vorteil, dass dann die einzelnen Ventilmodule keine Druckwaage zum Gewährleisten eines drucklosen Hydraulikflüssigkeitsumlaufes enthalten müssen, so dass diese kleiner bauend ausgelegt werden können. Sollte zusätzlich zu einer solchen im Basismodul enthaltenen Druckwaage eine Prioritätendruckwaage benötigt werden oder gewünscht sein, kann diese an das Basismodul angeschlossen werden. Ein solcher Ventilsteuerblock umfasst sodann in einer Reihenanordnung die Prioritätendruckwaage, das Basismodul und die an das Basismodul in Reihe angeschlossenen Ventilmodule.
Die in einer Reihe zueinander angeordneten Ventilmodule sind hydraulisch parallel geschaltet. Die Ventilmodule verfügen über einen Vorlaufkanal und über zumindest einen Rücklaufkanal. Diese sind typischerweise als das jeweilige Ventilmodul durchgreifende Bohrungen ausgeführt. Angeschlossen an die Kanäle sind Fluidverbindungen zu den Anschlussstutzen des Ventilmoduls, an das die Hydraulikleitungen zum Verbinden des jeweiligen Ventilmoduls mit dem diesem zugeordneten Aktor angeschlossen werden. Jedes Ventilmodul verfügt somit über einen Vorlaufanschlussstutzen und einen Rücklaufanschlussstutzen. Zum mechanischen Befestigen der Ventilmodule an dem Basismodul verfügen die Ventilmodule neben dem Vorlaufkanal und dem oder den Rücklaufkanälen über zumindest eine, typischerweise jedoch mehrere parallel zu diesen Kanälen ausgerichtete Befestigungsbohrungen. Die Ventilmodule können dann die Befestigungsbohrungen der hintereinander angeordneten Ventilmodule durchgreifende Befestiger untereinander und mit dem Basismodul verspannt werden. Zur Abdichtung des Vorlaufkanals sowie des oder der Rücklaufkanäle zwischen zwei benachbarten Ventilmodulen werden gemäß einer Ausgestaltung Dichtringe eingesetzt, die in eine Dichtringaufnahme an der vom Basismodul wegweisenden Kanalmündung, vorzugweise in einem Dichtringsitz vorgesehen sind. Diese wirken gegen die Mündungseinfassung des Ventilkörpers des benachbarten Ventilmoduls. Die Dichtringe können zum Abdichten der Kanäle zweiter benachbarter Ventilmodule ebenso eingesetzt werden, wie zum endseitig abgedichteten Verschließen dieser Kanäle, wenn es sich bei dem Ventilmodul um das von dem Basismodul entfernteste handelt.
Die Ventilmodule verfügen gemäß einer Ausgestaltung jeweils über ein Basisventil, typischerweise ausgelegt als 4/3-Wegeventil, sowie jeweils über ein in den das Basisventil mit dem Vorlaufanschlussstutzen bzw. mit dem Rücklaufanschlussstutzen verbindenden Vorlaufanschlusskanal bzw. Rücklaufanschlusskanal eingeschaltetes Ventil. Diese auch als Folgeventile bezeichneten Ventile sind in Abhängigkeit von dem durch das jeweilige Ventilmodul anzusteuernden Aktor ausgelegt. Ein solches Ventilmodul verfügt typischerweise über entsprechende Ventilkammern zum Anschließen bzw. Montieren des für das jeweilige Ventilmodul als Folgeventil in dem jeweiligen Anschlusskanal vorgesehene Ventil.
Gemäß einer Ausgestaltung einer solchen hydraulischen Ventilsteuerung umfasst das erste Ventilsteuermodul drei oder vier Ventilmodule und das zweite Ventilsteuerungsmodul maximal vier Ventilmodule. Bei dieser Konzeption wird davon ausgegangen, dass mit der Eingabeeinheit vier Aktorbewegungen - translatorisch oder rotatorisch - angesteuert werden können. Wird eine Eingabeeinheit eingesetzt, mit der auch mehr als vier unterschiedliche Aktorbewegungen gesteuert werden können, kann der dieser Eingabeeinheit zugeordnete Ventilsteuerblock auch mehr als vier Ventilmodule umfassen. Dieses gilt gleichermaßen für das erste Ventilsteuerungsmodul ebenso wie für das zweite Ventilsteuerungsmodul.
Nachfolgend ist eine hydraulische Ventilsteuerung gemäß der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematisierte Darstellung einer hydraulischen Ventilsteuerung mit einem ersten Ventilsteuerungsmodul und einem zweiten Ventilsteuerungsmodul vor einem Zusammenbau einer Verbindung derselben,
2: eine perspektivische Darstellung des Ventilsteuerblockes des ersten Ventilsteuerungsmoduls der 1 aus einer anderen Blickrichtung,
3: ein aus den beiden Ventilsteuerblöcken der beiden Ventilsteuerungsmodule zusammengesetzter Ventilsteuerblock in einer perspektivischen Darstellung und
4: das hydraulische Schaltbild des Ventilsteuerblockes der 3.

Eine hydraulische Ventilsteuerung 1 umfasst ein erstes Ventilsteuerungsmodul 2 und ein zweites Ventilsteuerungsmodul 3. Das Ventilsteuerungsmodul 2 umfasst einen Ventilsteuerblock 4, der in einen hydraulischen Kreislauf eingeschaltet ist. Der Ventilsteuerblock 4 ist mit seinem Pumpenanschluss an eine Pumpe 5 und mit seinem Tankanschluss über eine Tankanschlussleitung 6 an einen Hydraulikflüssigkeitstank 7 angeschlossen. Neben dem Ventilsteuerblock 4 ist Teil des Ventilsteuerungsmoduls 2 eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Joystick ausgeführte Eingabeeinheit 8 und ein die Eingabeeinheit 8 mit dem Ventilsteuerblock 4 verbindender, vorkonfektionierter Kabelstrang 9 als Übertragungsstrecke zum Übertragen von Schaltsignalen von der Eingabeeinheit 8 an den Ventilsteuerblock 4. Der Griff 10 der als Joystick ausgelegten Eingabeeinheit 8 kann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweiachsig jeweils in zwei Richtungen ausgehend von seiner Nullstellung verschwenkt werden. Teil des Ventilsteuerblockes 4 ist ein Basismodul 11. Der Ventilsteuerblock 4 ist über das Basismodul 11 an die weiteren Bestandteile des hydraulischen Kreislaufes angeschlossen. Das Basismodul 11 verfügt zu diesem Zweck über zwei Anschlussstutzen - einen Pumpenanschlussstutzen 12 und einen Tankleitungsanschlussstutzen 13. Angeschlossen sind an das Basismodul 11 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Ventilmodule 14, 15, 16. Das an das Basismodul 11 grenzende Ventilmodul 14 ist mit einem diesem zugeordneten Vorlaufkanal an einen Vorlaufanschluss des Basismoduls 11 und mit seinem Rücklaufkanal an einen Rücklaufanschluss des Basismoduls 11 angeschlossen. Die Ventilmodule 14 - 16 sind prinzipiell gleich aufgebaut. Diese verfügen über einen quaderförmigen Ventilkörper, in den die hydraulischen Wegsamkeiten als Kanäle eingebracht sind. Die Ventilmodule 14 - 16 sind ausgehend von dem Basismodul 11, wie aus 1 ersichtlich, in Reihe hintereinander angeordnet. Hydraulisch sind diese parallel zueinander geschaltet. Jedes Ventilmodul 14 - 16 verfügt über einen dieses in Richtung der Reihenanordnung den Ventilkörper durchgreifenden Vorlaufkanal sowie über zwei Rücklaufkanäle. Diese Kanäle der Ventilmodule 14 - 16 fluchten miteinander und sind über das benachbart zu dem Basismodul 11 angeordnete Ventilmodul 14 über einen Vorlaufanschluss an den Pumpenanschlusskanal sowie über einen Rücklaufanschluss an den Tankanschlusskanal des Basismoduls 11 angeschlossen und damit in den hydraulischen Kreislauf integriert.
In dem Basismodul 11 befindet sich eine Druckwaage, weshalb eine drucklose Rückführung der Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikflüssigkeitstank 7 möglich ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die in dem Basismodul 11 enthaltene Druckwaage als proportionales Druckregelventil mit voreingestellter Druckbegrenzung realisiert. Die voreingestellte Druckbegrenzung ist, wenn gewünscht, änderbar. Die Druckwaage kompensiert den Volumenstrom und teilt den Arbeitsdruck auf die Ventilmodule 14 bis 16.
Jedes Ventilmodul 14 - 16 verfügt über die erforderlichen Ventile, um einen an das jeweilige Ventilmodul 14 - 16 hydraulisch angeschlossenen Aktor zu betätigen. Zu diesem Zweck verfügt jedes Ventilmodul 14 - 16 jeweils über einen Vorlaufanschlussstutzen 17 und einen Rücklaufanschlussstutzen 18. Diese sind der Übersicht halber nur zu dem Ventilmodul 14 in den Figuren mit Bezugszeichen kenntlich gemacht. Der Vorlaufanschlussstutzen 17 steht hydraulisch mit dem Vorlaufkanal und der Rücklaufanschlussstutzen 18 mit den Rücklaufkanälen des Ventilmoduls 14 in Verbindung. Eingeschaltet in die hydraulische Verbindung zwischen dem Vorlaufkanal und dem Vorlaufanschlussstutzen 17 sowie hydraulische Verbindung zwischen dem Rücklaufanschlussstutzen 18 und den Rücklaufkanälen sind Ventile eingeschaltet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt jedes Ventilmodul 14 - 16 über ein Basisventil sowie über ein in den Vorlaufanschlusskanal sowie den Rücklaufanschlusskanal eingeschaltetes Folgeventil.
Die Ventilmodule 14 - 16 weisen ferner einen Signaleingang 19 auf, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Steckverbinderteil ausgeführt ist. Die Signaleingänge 19 sind als Buchsen ausgeführt. In den Figuren sind der Übersicht halber nicht alle Signaleingänge mit dem Bezugszeichen 19 kenntlich gemacht. Über den Signaleingang 19 erhält das jeweilige Ventilmodul 14 - 16 die Schaltsignale zum Ansteuern des oder der Ventile in dem jeweiligen Ventilmodul 14 bis 16 zum Ansteuern des von dem jeweiligen Ventilmodul 14 - 16 anzusteuernden Aktor. Die in den Ventilmodulen 14 - 16 enthaltenen Ventile sind elektromagnetisch betätigbar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Signaleingänge 19 der einzelnen Ventilmodule 14 - 16 mechanisch codiert. Der für den Anschluss des Ventilsteuerblockes 4 vorkonfektionierte Kabelstrang 9 trägt an seinen entsprechenden Kabelenden zum Kontaktieren jedes Ventilmoduls 14 - 16 jeweils einen komplementären Steckverbinder. In der Figur sind beispielhaft zwei Kabelteile des Kabelstranges 9 dargestellt. Tatsächlich enthält der Kabelstrang 9 eine der Anzahl der erforderlichen Kontaktierungen entsprechenden Anzahl an Steckverbindern, um alle Ventilmodule 14 - 16 an die Eingabeeinheit 8 anschließen zu können. Aufgrund der Codierung ist ein eineindeutiger Anschluss der einzelnen Kabel bzw. Steckverbinder des Kabelstranges 9 an das jeweils vorgesehene Ventilmodul 14 - 16 möglich und gewährleistet damit die Zuordnung einer bestimmten, vordefinierten Betätigungsbewegung des Griffes 10 der Eingabeeinheit 8 zu einem ganz bestimmten Ventilmodul 14 - 16.
2 zeigt den Ventilsteuerblock 4 mit Blickrichtung auf seine in 1 nicht erkennbare Rückseite. Das Ventilmodul 16 bildet bei dem Ventilsteuerblock 9 das von dem Basismodul aufgrund der Reihenanordnung entfernteste Ventilmodul. Die von dem Basismodul 11 wegweisenden Kanalmündungen des Vorlaufkanals und des Rücklaufkanals sind durch Schraubstopfen 20 abgedichtet verschlossen. Zusätzlich zu den Kanalbohrungen für die hydraulische Wegsamkeit sind parallel zu den genannten Kanalerstreckungen Befestigungsbohrungen vorgesehen. Diese fluchten in Bezug auf die Ventilmodule 14 - 16 miteinander, so dass diese mit Schraubbefestigern 21, die mit ihrem Schaft die einzelnen Ventilmodule 14 - 16 durchgreifen und mit ihrem Schraubgewinde in das Basismodul 11 eingreifen, verspannt sind. Die Vorlaufkanäle und Rücklaufkanäle der einzelnen Ventilmodule 14 - 16 sind abgedichtet miteinander verbunden. Zu diesem Zweck weist jede von dem Basismodul 11 wegweisende Kanalmündung jedes Ventilmoduls 14 - 16 einen Mündungsabsatz als Dichtringaufnahme auf, in die ein Dichtring eingesetzt ist, der zum Bewirken der Abdichtung gegen den Ventilkörper des benachbarten Ventilmoduls 15, 16 wirkt.
Das zweite Ventilsteuerungsmodul 3 verfügt ebenfalls über einen Ventilsteuerblock 22, eine ebenfalls als Joystick ausgelegte Eingabeeinheit 23 sowie einen der Übertragung von Schaltsignalen von der Eingabeeinheit 23 an den Ventilsteuerblock 22 dienender Kabelstrang 24. Die elektrischen Anschlüsse des Kabelstranges 24 an die einzelnen Ventilmodule sind, wie dieses zu dem Anschluss des Kabelstranges 9 an den Ventilsteuerblock 4 beschrieben ist, codiert.
Der Ventilsteuerblock 22 des zweiten Ventilsteuerungsmoduls 3 umfasst vier Ventilmodule 25 - 28, jedoch kein Basismodul. Das zweite Ventilsteuerungsmodul 3 ist vorgesehen, um die Funktionalität des ersten Ventilsteuerungsmoduls 2 zu erweitern, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Erweiterung zum Ansteuern von vier weiteren Aktoren. Zur Erweiterung des ersten Ventilsteuerungsmoduls 2 um die Funktionalität des zweiten Ventilsteuerungsmoduls 3 wird der Ventilsteuerblock 22 an die in 2 erkennbare freie Anschlussseite des Ventilmoduls 16 angeschlossen. Zu diesem Zweck werden die Befestiger 21 sowie die Schraubstopfen 20 entfernt. Die Befestiger 21 werden durch entsprechend längere Befestiger ersetzt, so dass der aus den Ventilsteuerblöcken 4 und 22 bereitgestellte Ventilsteuerblock insgesamt sieben Ventilmodule - die Ventilmodule 14 - 16 sowie die Ventilmodule 25 - 28 - aufweist. Sämtliche Ventilmodule 14 - 16, 25 - 28 sind auf diese Weise hydraulisch zueinander parallelgeschaltet an das Basismodul 11 angeschlossen. Der aus den beiden Ventilsteuerblöcken 4 und 22 zusammengesetzte Ventilsteuerblock ist in 3 gezeigt. Trotz Funktionserweiterung des ersten Ventilsteuerungsmoduls 2, ergänzt um die Funktionalitäten des Ventilsteuerungsmoduls 3, sind beide Funktionalitäten in ein und demselben hydraulischen Kreislauf eingebunden. Da die in dem Basismodul 11 vorhandene Druckwaage für sämtliche Ventilmodule 14 - 16, 25 - 28 zuständig ist bzw. für jedes einzelne Ventilmodul 14 - 16, 25 - 28 wirkt, verfügen die Ventilmodule 14 - 16, 25 - 28 ihrerseits nicht über eine Druckwaage. Entsprechend kleinbauend können die Ventilkörper der Ventilmodule 14 - 16, 25 - 28 ausgelegt sein.
Die vorbeschriebene Modularität der Einzelkomponenten kann aufgrund der beschriebenen Auslegung der einzelnen Komponenten grundsätzlich vom Nutzer bzw. Anwender der hydraulischen Ventilsteuerung ohne Weiteres vorgenommen werden. Dieses gilt sowohl für eine Erweiterung eines in einem Fahrzeug oder einer Arbeitsmaschine vorhandenen Systems oder auch um einen Rückbau.
Aus dem hydraulischen Schaltbild des aus den beiden Ventilsteuerblöcken 4, 22 zusammengesetzten Ventilsteuerblockes sind die hydraulischen Wegsamkeiten erkennbar, ebenso wie die in den einzelnen Ventilmodulen 14 - 16, 25 - 28 eingesetzten Ventile. In dieser Figur ist der den Ventilkörper durchgreifende Vorlaufkanal mit dem Bezugszeichen 29 und die beiden parallel geschalteten Rücklaufkanäle mit den Bezugszeichen 30, 30.1 kenntlich gemacht. Das Ventilmodul 14 umfasst als Basisventil ein 4/3-Wegeventil. Dieses ist mit seinen hierfür vorgesehenen Anschlüssen zum Einen an den Vorlaufkanal 29 und zum Anderen an die Rücklaufkanäle 30, 31 angeschlossen. Dem Basisventil 31 folgt in dem Vorlaufanschlusskanal 32, durch den das Basisventil 31 mit dem Pumpenanschlussstutzen 17 verbunden ist, ein Folgeventil 33. In den Rücklaufanschlusskanal 34, durch den der Rücklaufanschlussstutzen 18 mit den Rücklaufkanälen 30, 30.1 verbunden ist, ist ein weiteres Folgeventil 35 eingeschaltet. Die Art der Folgeventile 33, 35 ist abhängig von der Auslegung des durch das Ventilmodul 14 anzusteuernden Aktors.
Die weiteren Ventilmodule 15, 16 sowie 25 - 28 sind prinzipiell gleich aufgebaut. Diese können sich in Bezug auf die Auslegung des Basisventils und die Bestückung der Ventilkammer mit den darin eingesetzten Folgeventilen unterscheiden. Beispielhaft sei an dieser Stelle das Ventilmodul 25 angesprochen, durch welches aufgrund der Auslegung der Folgeventile ein Hydraulikmotor des Aktors angetrieben wird.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen erläutert worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten diese umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen im Einzelnen näher dargelegt werden müsste.
Bezugszeichenliste

1: hydraulisches Ventilsteuerungsmodul
2: Ventilsteuerungsmodul
3: Ventilsteuerungsmodul
4: Ventilsteuerblock
5: Pumpe
6: Tankanschlussleitung
7: Hydraulikflüssigkeitstank
8: Eingabeeinheit
9: Kabelstrang
10: Griff
11: Basismodul
12: Pumpenanschlussstutzen
13: Pumpenanschlussstutzen
14: Ventilmodul
15: Ventilmodul
16: Ventilmodul
17: Vorlaufanschlussstutzen
18: Rücklaufanschlussstutzen
19: Signaleingang
20: Schraubstopfen
21: Befestiger
22: Ventilsteuerblock
23: Eingabeeinheit
24: Kabelstrang
25: Ventilmodul
26: Ventilmodul
27: Ventilmodul
28: Ventilmodul
29: Vorlaufkanal
30, 30.1: Rücklaufkanal
31: Basisventil
32: Vorlaufanschlusskanal
33: Folgeventil
34: Rücklaufanschlusskanal
35: Folgeventil

Claims

Hydraulische Ventilsteuerung (1) - mit einem ersten Ventilsteuerungsmodul (2), umfassend - einen Ventilsteuerblock (4), der aus einem an eine Hydraulikflüssigkeitversorgung anschließbaren Basismodul (11) mit einer Druckwaage zwischen seinem Pumpenanschlusskanal und seinem Tankanschlusskanal sowie aus ein oder mehreren Ventilmodulen (14 - 16) zusammengesetzt ist, welches zumindest eine Ventilmodul (14 - 16) einen hydraulischen Vorlaufkanal (29) und einen hydraulischen Rücklaufkanal (30, 30.1) mit entsprechender Fluidverbindung zu Anschlüssen (17, 18) für das oder die durch das Ventilmodul (14 - 16) betätigbaren Aktoren aufweist, wobei der Vorlaufkanal (29) und der Rücklaufkanal (30, 30.1) eines jeden Ventilmoduls (14 - 16) als das Ventilmodul (14 - 16) durchgreifende Kanäle ausgeführt sind und der Vorlaufkanal (29) an einen Vorlaufanschluss des Basismoduls (11) und der Rücklaufkanal (30, 30.1) an einen Rücklaufanschluss des Basismoduls (11) angeschlossen sind und wobei bei dem von dem Basismodul (11) entferntesten Ventilmodul (16) der endseitig offene Vorlaufkanal (29) und der endseitig offene Rücklaufkanal (30, 30.1) an ihrer von dem Basismodul (11) wegweisenden Kanalmündung durch einen Kanalverschluss (20) lösbar verschlossen sind, welche Ventilmodule (14 - 16) ferner jeweils einen Signaleingang (19) zum Empfangen eines Ansteuersignals für eine Betätigung eines in dem Ventilmodul (14 - 16) enthaltenen Ventils aufweisen, - eine Eingabeeinheit (8) zum Ansteuern des wenigstens einen Ventilmoduls (14 - 16) des Ventilsteuerblockes (4) und - eine Übertragungsstrecke (9) zum Übertragen eines durch die Eingabeeinheit (8) erzeugten Ansteuersignals an das oder die Ventilmodule (14 - 16) des Ventilsteuerblocks (4) sowie - mit einem zweiten Ventilsteuerungsmodul (3), umfassend - einen aus einem oder mehreren Ventilmodulen (25 - 28) zusammengesetzten Ventilsteuerblock (22), dessen Ventilmodule (25 - 28) einen prinzipiell gleichen Aufbau aufweisen wie die Ventilmodule (14 - 16) des Ventilsteuerblocks (4) des ersten Ventilsteuerungsmoduls (2), - eine Eingabeeinheit (23) zum Ansteuern der Ventilmodule (25 - 28) des zweiten Ventilsteuerungsmoduls (3) und - eine Übertragungsstrecke (24) zum Übertragen eines durch Betätigung der Eingabeeinheit (23) erzeugten Ansteuersignals an das oder die Ventilmodule (25 - 28), - wobei das zweite Ventilsteuerungsmodul hydraulisch und mechanisch an das erste Ventilsteuerungsmodul anschließbar ist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsteuerblock (4) des ersten Ventilsteuermoduls (2) mehrere, in einer Reihenanordnung zueinander angeordnete Ventilmodule (14 - 16) aufweist, welche Ventilmodule (14 - 16) jeweils mit ihrem Vorlaufkanal (29) und ihrem Rücklaufkanal (30, 30.1) hydraulisch aneinander angeschlossen sind.
Hydraulische Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilsteuerungsmodul (3) an ein Ventilmodul (16) des Ventilsteuerblockes (4) des ersten Ventilsteuerungsmoduls (2) hydraulisch angeschlossen ist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismodul hydraulische Anschlüsse zum Anschließen von Ventilmodulen an unterschiedlichen Seiten des Basismoduls aufweist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilsteuerungsmodul an das Basismodul des Ventilsteuerblockes des ersten Ventilsteuerungsmoduls angeschlossen ist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschließen der endseitig offenen Vor- und Rücklaufkanäle (29, 30, 30.1) eines Ventilmoduls (14 - 16, 25 - 28) schraubbare Verschlussstopfen (20) vorgesehen sind.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleingänge (19) der Ventilmodule (14 - 16, 25 - 28) zusammen mit den dazu jeweilig komplementären Gegenstücken jeweils unterschiedlich zueinander codiert sind, so dass ein Gegenstück nur an den Signaleingang (19) des dafür vorgesehenen Ventilmoduls (14 - 16, 25 - 28) anschließbar ist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ventilmodul (14 - 16, 25 - 28) ein an den Vorlaufkanal (29) und den Rücklaufkanal (30, 30.1) angeschlossenes Mehrwegeventil als Basisventil (31) und in den sich zwischen dem Basisventil (31) und einem Vorlaufanschlussstutzen (17) des Ventilmoduls (14 - 16, 25 - 28) erstreckenden Vorlaufanschlusskanal (32) sowie in den sich zwischen einem Rücklaufanschlussstutzen (18) und dem Basisventil (31)erstreckenden Rücklaufanschlusskanal (34) jeweils ein Ventil (33, 35) eingeschaltet ist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die in den Vorlaufanschlusskanal (32) und in den Rücklaufanschlusskanal (34) eingeschalteten Ventile (33, 35) das Ventilmodul (14 - 16, 25 - 28) jeweils über eine mit dem jeweiligen Ventil (33, 35) bestückbare Ventilkammer aufweist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmodule (14 - 16, 25 - 28) jeweils parallel zu ihren Vorlauf- und Rücklaufkanälen (29, 30, 30.1) mehrere, das Ventilmodul (14 - 16, 25 - 28) durchgreifende Befestigungsbohrungen aufweisen und die Ventilmodule (14 - 16, 25 - 28) mit diese Befestigungsbohrungen durchgreifenden Befestigern (21) miteinander und mit dem Basismodul (11) verspannt sind.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der ein Ventilmodul (14 - 16, 25 - 28) durchgreifende Vorlaufkanal (29) sowie der das Ventilmodul (14 - 16, 25 - 28) durchgreifende Rücklaufkanal (30, 30.1) an ihren von dem Basismodul (11) abgewandten Kanalmündungen mit einem die jeweilige Kanalmündung einfassenden, in eine Dichtringaufnahme eingreifenden Dichtring bestückt sind.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsteuerblock (4) des ersten Ventilsteuerungsmoduls (2) drei oder vier Ventilmodule (14 - 16) umfasst und der Ventilsteuerblock (22) des zweiten Ventilsteuerungsmoduls (3) ein bis vier Ventilmodule (25 - 28) umfassen.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eingangsseitig an das Basismodul eine Prioritätsdruckwaage angeschlossen ist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstrecken zwischen den Eingabeeinheiten (8, 23) und den der jeweiligen Eingabeeinheit (8, 23) jeweils zugeordneten Ventilmodulen (14 - 16, 25 - 28) als Kabelstränge (9, 24) ausgeführt sind.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Eingabeeinheiten (8, 23) ein Joystick ist.
Hydraulische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese Teil einer hydraulischen Arbeitsmaschine und/oder eines hydraulischen Anbaugerätes einer hydraulischen Arbeitsmaschine ist.