WO2023217633A1 - Hydraulikventilverband - Google Patents

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WO2023217633A1
WO2023217633A1 PCT/EP2023/061852 EP2023061852W WO2023217633A1 WO 2023217633 A1 WO2023217633 A1 WO 2023217633A1 EP 2023061852 W EP2023061852 W EP 2023061852W WO 2023217633 A1 WO2023217633 A1 WO 2023217633A1
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WO
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electronics module
valve section
hydraulic
valve assembly
hydraulic valve
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PCT/EP2023/061852
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Wechsel
Hermann Achatz
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Hawe Hydraulik Se
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Publication date
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    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6656—Closed loop control, i.e. control using feedback

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic valve assembly.
  • the present invention relates to a hydraulic valve assembly with a connection block and at least one valve section hydraulically connected to the connection block.
  • valve associations are known from the prior art, for example from EP 2 063 159 A1.
  • valve sections are installed in a sandwich-like manner in a row and these are controlled via a common bus system in which each valve section has valve electronics integrated into the housing.
  • the valve electronics can communicate with a higher-level controller that is not part of the valve assembly via the bus system.
  • a contact pin is inserted into the cable of the bus system via a cover in order to create a signal connection.
  • Such hydraulic valve groups are used to control hydraulic consumers in mobile hydraulic applications. Examples include agricultural and forestry machines, such as tractors or harvesters. Supports, a mast or mobile hydraulic systems connected to the machine, such as front loaders, balers, loading wagons, earth drills or cable winches, are then controlled.
  • valve electronics are arranged within the housing of the valve section, so that maintenance or replacement is only possible with great effort. Furthermore, when replacing the cable, a new cable usually has to be used, which is then penetrated by the contact mandrel during reassembly. The hydraulic circuit also has to be opened for this, which in turn can lead to an undesirable entry of dirt.
  • valve electronics are designed in such a way that all relevant functions for the entire valve control are stored in the electronics. This results in relatively expensive valve electronics per valve section.
  • the known hydraulic valve groups can only be used to a limited extent if there is a failure of a hydraulic section or the valve electronics.
  • the hydraulic valve assembly according to the invention has a connection block.
  • a main electronics module is arranged in a main block electronics receptacle of the hydraulic valve assembly.
  • the hydraulic valve assembly according to the invention has at least one valve section.
  • the valve section is connected hydraulically to the connection block in a known manner, so that, for example, hydraulic consumers connected to the valve section can be pressurized via the connection block and the valve section or, for example, can also be relieved to the tank.
  • the valve section has a valve section electronics module.
  • a valve section electronics module is arranged in the valve section electronics holder.
  • connection block preferably has the main electronics receptacle in the form of a connection block electronics receptacle, wherein the main electronics module is a connection block electronics module.
  • the main electronics module is a connection block electronics module.
  • an end plate of the hydraulic valve assembly has the main electronics receptacle with the main electronics module arranged therein.
  • the main electronics module is detachably arranged in the main electronics receptacle.
  • the main electronics module can be fixed in the main electronics receptacle via a positive or non-positive connection, for example via a clip connection, locking lugs or a rail connection.
  • the main electronics module has a contact interface which establishes a connection for signal, data and voltage transmission with the main electronics receptacle when the main electronics module is accommodated in the main electronics receptacle.
  • This can be a plug connection - it is also conceivable that the contact interface is at least partially designed for wireless signal, data and voltage transmission, for example via an NFC interface.
  • the main electronics receptacle is arranged in a freely accessible area of the hydraulic valve assembly, in particular in an area facing the environment. In other words, it is advantageous if the main electronic module is installed directly and without additional assembly or
  • Dismantling steps can be inserted into or removed from the main electronics holder. This makes it easier to replace the main electronics module if necessary.
  • valve section electronics module is detachably arranged in the valve section electronics receptacle. It is particularly advantageous if the valve section electronics module has a positive or non-positive connection in the Valve section electronics holder can be fixed, for example via a clip connection, locking lugs or a rail connection. It is advantageous if the valve section electronics receptacle is arranged in a freely accessible area of the valve section module, in particular in an area facing the environment. In other words, it is advantageous if the valve section module can be inserted into or removed from the valve section electronics receptacle directly and without additional assembly or disassembly steps. This makes it easier to replace the valve section module if necessary.
  • valve section electronics module has a contact interface which establishes a connection for signal, data and voltage transmission with the valve section electronics receptacle when the valve section electronics module is accommodated in the valve section electronics receptacle.
  • This can be a plug connection.
  • the contact interface is at least partially designed for wireless signal, data and voltage transmission, for example via an NFC interface. Both the main electronics module and the valve section electronics module can therefore be easily replaced, for example in the event of a fault.
  • the main electronics module and the valve section electronics module are expediently different, with the main electronics module having a main control unit.
  • the valve section electronics module has an auxiliary control unit.
  • computationally intensive tasks including computationally intensive tasks for the individual valve section, can be carried out by the main control unit, for example control, regulation, device monitoring and predictive maintenance tasks.
  • Less computationally intensive tasks can be carried out by the secondary control unit.
  • all control processes and tasks are carried out by the main control unit. This results in a slightly more expensive main electronics module, but at the same time also a significantly cheaper valve section electronics module. It is advantageous here if the main control unit has a main CPU and the secondary control unit has a secondary CPU that has significantly reduced computing power.
  • the hydraulic valve assembly has an electrical backbone, with the main electronics module and the valve section electronics module being connected to one another via the electrical backbone.
  • the electrical backbone represents the physical interface between the connection block and the valve section. The control and regulation signals are transmitted here.
  • the electronic backbone also serves to supply the valve section with power. It is therefore particularly advantageous if the main electronics module has a backbone communication unit.
  • the main electronics module has an external communication unit for connection to a bus system, in particular for connection to a fieldbus system.
  • various fieldbus systems can be connected, for example CAN, Ethernet, FlexRay, LIN or IO-Link.
  • the external communication unit has an interface for wireless communication and/or data transmission.
  • the interface can be, for example, a Bluetooth interface, a WiFi interface, a 5G interface or an NFC interface. Via the interface, targeted information can be transmitted to or received from a mobile or non-cable end device.
  • the valve section electronics module expediently has a movement control unit.
  • the motion control unit may be a magnetic control unit.
  • the magnet control unit is designed to impress a current and a voltage into a magnet, for example a proportional magnet, of the valve section using digital values calculated by the main electronics module and via the backbone communication unit, so that a controlled hydraulic volume flow occurs at the hydraulic consumer.
  • the digital values are calculated in particular via the main control unit.
  • the motion control unit may alternatively be a motor control unit.
  • the engine control unit is designed to control an electromotive or electromechanical drive in such a way that a desired movement occurs and a controlled hydraulic volume flow occurs at the hydraulic consumer.
  • an electric motor is regularly energized in such a way that a defined rotary movement of a shaft occurs, which is translated via a gear into a defined linear movement of an output member.
  • the main electronics module has a voltage connection and a voltage regulator, with a supply voltage preferably being able to be applied to the valve section electronics module via the electrical backbone.
  • the voltage regulator prepares the input voltage provided via the voltage connection to such an extent that it is appropriately stabilized, constant and protected as a supply voltage for the internal electronic components of the main electronics module and the valve section electronics module, so that no further processing of the supply voltage for the internal components is necessary.
  • the input voltage is processed by the voltage regulator to such an extent that the stability and the current and voltage limits of the electrical energy meet the requirements of the magnet control unit for the actuation of at least one magnet.
  • the voltage regulator offers protection against overvoltage, reverse polarity and load dump for all supply voltages provided for all downstream users, such as the internal components of the main electronics module and for the valve section electronics module.
  • the valve section preferably has a movable hydraulic closing member, in particular a slide piston. The closing member is moved in a generally known manner between at least two positions in order, for example, to supply hydraulic consumers with the desired pressure or the desired quantity or to enable relief to the tank.
  • the valve section therefore expediently has at least one working connection for connecting a hydraulic consumer.
  • a signal-controlled movement of the closing element relieves the work connection. It is particularly advantageous if a signal via the bus system initiates the signal-controlled movement.
  • the work connection is equipped with a quick coupling. If a hydraulic consumer is to be connected to the working connection via the quick coupling, electronically initiated relief is possible. It is not necessary to provide a hand lever or the like for manual relief. Without relieving the load on the working connection, it may be impossible to connect a hydraulic consumer via the quick coupling, for example due to temperature-related volume increases in the hydraulic fluid.
  • the valve section electronics module has a sensor module.
  • the sensor module is designed to read discrete, internal or external sensors.
  • the sensor module is also designed to additionally read out sensors with BUS interfaces.
  • the sensors could be, for example, pressure sensors, temperature sensors, position sensors, etc.
  • the recorded physical values can be used directly in the secondary control unit or in the valve section electronics module for control optimization, or for computationally intensive tasks (e.g. air conditioning control algorithms, condition monitoring, predictive maintenance, etc.) in the main control unit or be made available to the main electronics module.
  • valve section is a first valve section and the valve section electronics module is a first valve section electronics module.
  • the hydraulic valve assembly preferably has at least a second valve section with a second valve section electronics module, the connection block being hydraulically connected to the first valve section and the second valve section. This makes it possible to use different valve section electronic modules for the first and second valve sections. For example, it may not be necessary to provide a position sensor in the second valve section electronics module if, for example, only supports are controlled via this module.
  • the main electronics module is connected to the first valve section electronics module via the electrical backbone.
  • the second valve section electronics module preferably has a feedthrough for the electronic backbone.
  • the second valve section electronics module is preferably connected to the first valve section electronics module away from the electrical backbone, so that certain regulation, monitoring or control tasks for the second valve section are carried out by the first valve section electronics module. It is therefore particularly advantageous if the first valve section electronics module has a secondary control unit and the second valve section electronics module does not have a secondary control unit. This results in a particularly inexpensive and simply constructed second valve section electronics module.
  • first valve section has at least one first actuation unit and if the second valve section has at least one second actuation unit, the first actuation unit and the second actuation unit being connected to a movement control unit of the first valve section electronics module. Movement of the closing member of the first valve section and the closing member of the second valve section can thus be enabled via a single movement control unit. This reduces the cost of valve section electronic modules.
  • the first actuation unit can be a first magnet or a first electromechanical drive.
  • the second actuation unit can be a second magnet or a second electromechanical drive.
  • the valve sections can be actuated electromagnetically or electromechanically or electromotively.
  • the first valve section electronics module preferably has a backbone communication unit.
  • the electrical backbone represents the physical interface between the connection block and the valve section. The control and regulation signals are transmitted here.
  • the electronic backbone also serves to supply the valve section with power. It is therefore particularly advantageous if the first valve section electronics module has a backbone communication unit.
  • the second valve section preferably has a movable hydraulic closing member, in particular a slide piston.
  • the second valve section electronics module preferably has a second position sensor for monitoring the position of the closing member.
  • the second position sensor is preferably connected to the secondary control unit of the first valve section electronics module.
  • the signal preparation and processing of the second position sensor is not computationally intensive, so this can be done via the secondary control unit of the first valve section electronics module. There is therefore no need for an auxiliary control unit for the second valve section electronics module, which reduces costs overall.
  • valve section electronic modules Although only two valve section electronic modules have been described above, it is also the scope of this disclosure that the hydraulic valve assembly has three or more valve sections.
  • the valve section electronic modules of the individual valve sections can be different depending on your needs be constructed, for example with or without an auxiliary control unit, with or without a position sensor, etc.
  • valve sections are constructed identically except for the respective valve section electronic modules.
  • the function of the respective valve section can be easily adjusted.
  • the working connections of the valve sections are equipped with quick couplings. This means that basic hydraulic functionality can be maintained even in remote locations if a valve section fails.
  • valve section electronic modules also allows the valve section electronic modules to be exchanged during use during a short interruption. It is only necessary to provide appropriate valve section electronic modules, for example in the tractor cab. In this context, it is also conceivable that a newly connected valve section electronics module is parameterized via the main electronics module or the main control unit and/or the secondary control unit of a further valve section electronics module. In this way, downtimes can be noticeably minimized overall.
  • Fig. 1 is a first perspective view of an inventive
  • Fig. 2 is a second perspective view of the invention
  • FIG. 3 shows a top view of the hydraulic valve assembly according to the invention
  • Fig. 5 shows a section along the line AA shown in Fig. 4;
  • FIG. 6 shows a second side view of the hydraulic valve assembly according to the invention
  • Fig. 7 is a perspective view of a main electronic module or a
  • Fig. 8 is a schematic view of a first variant of the invention
  • FIG. 9 is a schematic view of a second variant of the invention
  • FIG. 10 is a schematic view of a third variant of the hydraulic valve assembly according to the invention.
  • FIG. 11 shows a schematic view of a fourth variant of the hydraulic valve assembly according to the invention.
  • FIGs. 1 to 6 different views of a hydraulic valve assembly 10 according to the invention are shown.
  • the hydraulic valve assembly 10 shown here has a connection block 12 and six valve sections 14.1 to 14.6.
  • the hydraulic valve assembly 10 is constructed in a sandwich construction, with the hydraulic supply to the individual valve sections 14.1 to 14.6 being provided via the connection block 12.
  • the usual hydraulic elements that are not shown or described in detail, such as a feed regulator, a pressure, tank and LS connection, are therefore arranged in and on the connection block 12.
  • the hydraulic valve assembly 10 also has a main electronics receptacle 16 with a main electronics module 18 arranged therein. More precisely, the connection block 12 has the main electronics receptacle in the form of a connection block electronics receptacle 16. In the connection block electronics receptacle 16, the main electronics module in the form of a connection block electronics module 18 is detachably arranged, for example via corresponding locking elements 32 on a connecting plug 30. See also Fig. 7.
  • Each of the valve sections 14.1 to 14.6 has a valve section electronics receptacle 20.1 to 20.6.
  • a valve section electronics module 22.1 to 22.6 is detachably arranged, for example via corresponding locking elements 32 on a connecting plug 30.
  • valve section electronics modules 22.1 to 22.6 are optically identical and in principle via the connecting plug 30 in Each of the valve section electronics receptacles 20.1 to 20.6 can be accommodated, the individual valve section electronics modules 22.1 to 22.6 can differ in their functionality due to different internal electronic components and design, as will be explained in more detail below.
  • the connecting plug 30 is designed here, for example, in the manner of a USB plug.
  • Each valve section 14.1 to 14.6 has two working connections 24.5a, 24.5b, 24.6a and 24.6b provided with quick couplings for connecting hydraulic consumers.
  • the working connections 24.5a, 24.5b, 24.6a and 24.6b are provided with covers.
  • each valve section 14.1 to 14.6 has a hand lever 26.1 to 26.6.
  • the hand levers 26.1 to 26.6 are optional, as relief can also be done electronically, as will be described in more detail below.
  • an electrical backbone 28 runs in the form of a cable harness, which is shown as an example in FIG. 5.
  • connection block electronics module 18 or the valve section electronics modules 22.1 to 22.6.
  • connection block electronics module 18 has a main board 36 with a main control unit 38 arranged thereon.
  • the main control unit 38 is a main CPU designed for increased computing power.
  • the connection block electronics module has a voltage regulator 40, a backbone communication unit 42 and an external communication unit 44.
  • the voltage regulator 40 prepares the input voltage provided via a voltage connection 46 to such an extent that it is appropriately stabilized, constant and secured as a supply voltage for the internal electronic components of the connection block electronics module 18 and the valve section electronics modules 22.1 to 22. n, so that no further processing of the supply voltage for the internal components is necessary.
  • the input voltage is processed by the voltage regulator 40 to such an extent that the stability and the current and voltage limits of the electrical energy meet the requirements of motion control units 52.1 to 52. n of the valve section electronic modules 22.1 to 22. n for the actuation of actuation units 52.1 to 52. n performs sufficiently, as will be described in more detail below.
  • the voltage regulator 40 offers protection against overvoltage, reverse polarity and load dump for all supply voltages provided for all downstream users, such as the internal components of the connection block electronics module 18 and for the valve section electronics modules 22.1 to 22n.
  • the movement control units 52.1 to 52. n designed as either solenoid control units or motor control units. Accordingly, the actuation units 52.1 to 52.n are designed either as proportional magnets or as an electromechanical or electromotive drive.
  • the electrical backbone 28 is physically connected via the backbone communication unit 42.
  • the digital data exchange between the main control unit 38 and the individual internal components of the valve section electronic modules 22.1 to 22.n takes place via the backbone communication unit 42, such as with the solenoid control units
  • the external communication unit 44 is designed for connection to a higher-level unit and for physical connection to a bus system 48, in particular for connection to a fieldbus system.
  • various fieldbus systems 48 can be connected, for example CAN, Ethernet, FlexRay, LIN or IO-Link.
  • the control and regulation commands are transmitted via the fieldbus system 48 and are entered by the user, for example, via a joystick or an input unit arranged in the tractor's cab.
  • connection block 12 has an interface for the hydraulic connections 50, in particular a pump connection and a tank connection.
  • the pressure applied via the pump connection is distributed in a conventional manner via the hydraulic supply lines 34 to the individual valve sections 14.1 to 14.n. Accordingly, returning hydraulic fluid is discharged to the tank via the hydraulic supply lines 34 and the tank connection.
  • the valve section electronic modules 22.1 to 22. n are all constructed the same in this exemplary embodiment and each have a secondary board 62.1 to 62. n with a movement control unit 52.1 to 52. n and a position sensor 58.1 to 58. n each.
  • the movement control units 52.1 to 52. n are described below as example magnet control units, with the statements correspondingly applying to a design of the movement control units 52.1 to 52. n as motor control units.
  • each magnet arrangement has
  • the closing members 56.1 to 56.n are slide pistons in this exemplary embodiment.
  • the position sensors 58.1 to 58.n report the position of the slide piston 56.1 to 56.n of the respective valve section 14.1 to 14.n digitally via the electrical backbone 28 via the backbone communication unit 44 to the main control unit 38.
  • the main control unit 38 can calculate new default values for the respective magnetic control units 52.1 to 52. n and thus close loop control of the hydraulic volume flow for the hydraulic work connections 24.1a, 24.1 b to 24. na, 24. nb enable connected hydraulic consumers.
  • the external communication unit 44 can additionally have an interface for wireless communication, for example a Bluetooth interface or an NFC interface.
  • data can be transmitted to or from a mobile device.
  • FIG. 9 shows a second variant of a hydraulic valve assembly 10 according to the invention.
  • the second variant differs from the first variant shown in FIG. 8 in the structure of the valve section electronic modules 22.1 to 22. n.
  • first valve section electronics module 22.1 and the third valve section electronics module 22.3 each have only one feedthrough 60.1 and 60.3 for the electrical backbone 28 and a position sensor 58.1 and 58.3.
  • the 22.2 has a secondary control unit 64.2 arranged on the secondary board 62.2, a magnet control unit 52.2, a position sensor 58.2 and a backbone communication unit
  • the position sensors 58.1 and 58.3 of the first valve section electronics module 22.1 and the third valve section electronics module 22.3 are connected to the secondary control unit 64.2 of the second valve section electronics module via a connection 68, which can also be part of the electrical backbone 28
  • the third valve section 14.3 are connected to the magnetic control unit 52.2 of the second valve section electronics module 22.2 via a connection 70, which can also be part of the electrical backbone 28.
  • the digital data exchange between the secondary control unit 64.2 and the main control unit 38 takes place via the backbone communication unit 66.2 of the second valve section electronics module 22.2.
  • the secondary control unit 64.2 is designed for less computationally intensive tasks compared to the main control unit 38.
  • the main control unit can calculate new default values for the second valve section electronics module 22.2 and thus enable close loop control of the hydraulic volume flow for the hydraulic consumers connected to the hydraulic work connections 24.1a, 24.1 b to 24.3a, 24.3b by Default values are transferred to the secondary control unit 64.2 accordingly.
  • a third variant of a hydraulic valve assembly 10 according to the invention is shown in FIG.
  • the third variant differs from the first and second variants in that all valve section electronics modules 22.1 to 22.n are constructed essentially like the second valve section electronics module 22.2 in the second variant shown in FIG. 9.
  • all valve section electronic modules 22.1 to 22. n also have a sensor module 72.1 to 72. n.
  • each sensor module 72.1 to 72. n is designed to read discrete, internal or external sensors.
  • Each sensor module 72.1 to 72. n is also designed to additionally read out sensors with BUS interfaces.
  • the sensors could be, for example, pressure sensors, temperature sensors, position sensors, etc.
  • the recorded physical values can be used directly in the secondary control unit 64.1 to 64. n or in the valve section electronics module 22.1 to 22. n for control optimization, or for computationally intensive tasks (e.g. air conditioning control algorithms, condition monitoring, Predictive maintenance, etc.) are made available to the main control unit 38 or the connection block electronics module 18.
  • connection block electronics module 18 also has a sensor module 74.
  • the sensor module 74 is also designed to read the discrete, internal or external sensors.
  • the sensor module 74 is also designed to additionally read out sensors with BUS interfaces.
  • the sensors could be, for example, pressure sensors, temperature sensors, position sensors, etc.
  • the recorded physical values can be used directly in the main control unit 38 for control optimization, or other tasks (e.g. air conditioning control algorithms, condition monitoring, predictive maintenance, etc.) can be used.
  • Fig. 11 shows a fourth variant of a hydraulic valve assembly 10 according to the invention.
  • the fourth variant differs from that in Figs. 8 to 10 in that the first valve section electronics module 22.1 is designed like the first valve section electronics module 22.1 of the variant shown in Fig. 10, that the second valve section electronics module 22.2 is designed like the second valve section electronics module 22.2 of the variant shown in Fig. 9, that the third Valve section electronics module 22.3 is designed like the third valve section electronics module 22.3 in the variant shown in FIG. 9 and that the fourth valve section electronics module 22.4 is designed like one of the valve section electronics modules 22.1 to 22.
  • the Connection block electronics module 18 corresponds to the connection block electronics module 18 shown in FIG. 10.
  • the hydraulic working connections 24.1 a, 24.1 b to 24. na, 24nb can be relieved without a hand lever.
  • the user initiates a signal via the fieldbus system 50, for example on an input device.
  • the main control unit 38 generates a control sequence, which then causes a certain movement of the slide pistons via the electrical backbone 28 and the other components on the magnet arrangements 54.1 to 54.n and relieves the load on the hydraulic working connections 24.1a, 24.1b to 24.na, 24nb to the tank .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikventilverband (10) mit einem Anschlussblock (12) und wenigstens einer hydraulisch an den Anschlussblock (12) angeschlossenen Ventilsektion (14.1…14.n), wobei der Hydraulikventilverband (10) eine Hauptelektronikaufnahme (16) mit einem darin angeordneten Hauptelektronikmodul (18) aufweist, und wobei die Ventilsektion (14.1…14.n) eine Ventilsektionselektronikaufnahme (20.1…20.n) mit einem darin angeordneten Ventilsektionselektronikmodul (22.1…22.n) aufweist

Description

Hydraulikventilverband
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydraulikventilverband. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Hydraulikventilverband mit einem Anschlussblock und wenigstens einer hydraulisch mit dem Anschlussblock verbundenen Ventilsektion.
Derartige Hydraulikventilverbände sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der EP 2 063 159 A1 . Dort sind mehrere Ventilsektionen sandwichartig in Reihe verbaut und diese werden über ein gemeinsames Bussystem angesteuert, indem jede Ventilsektion eine im Gehäuse integrierte Ventilelektronik aufweist. Die Ventilelektronik kann mit einer übergeordneten und nicht als Teil des Ventilverbands ausgebildeten Steuerung über das Bussystem kommunizieren. Hierzu wird über einen Deckel ein Kontaktdorn in das Kabel des Bussystems eingebracht, um so ein Signalverbindung zu erzeugen.
Solche Hydraulikventilverbände werden zur Ansteuerung von hydraulischen Verbrauchern bei mobilhydraulischen Anwendungen eingesetzt. Als Beispiel sind hier landwirtschaftliche und forstwirtschaftliche Maschinen zu nennen, wie beispielsweise Schlepper oder Harvester. Angesteuert werden dann unter anderem Stützen, ein Mast oder auch an die Maschine angeschlossene Mobilhydrauliksysteme, wie Frontlader, Ballenpressen, Ladewägen, Erdbohrer oder Seilwinden.
Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass zum einen die Ventilelektronik innerhalb des Gehäuses der Ventilsektion angeordnet ist, sodass eine Wartung oder ein Austausch nur mit großem Aufwand möglich ist. Ferner ist bei einem Austausch auch zumeist ein neues Kabel zu verwenden, dass dann wiederum durch den Kontaktdorn bei der erneuten Montage penetriert wird. Auch muss hierfür der Hydraulikkreislauf geöffnet werden, was wiederrum zu einem unerwünschten Schmutzeintrag führen kann. Darüber hinaus ist die Ventilelektronik auch so ausgelegt, dass sämtliche relevanten Funktionen für die gesamte Ventilsteuerung in der Elektronik vorgehalten werden. Somit ergibt sich eine verhältnismäßig teure Ventilelektronik pro Ventilsektion.
Darüber hinaus sind die bekannten Hydraulikventilverbände nur noch bedingt nutzbar, sofern es zu einem Ausfall einer Hydrauliksektion oder der Ventilelektronik kommt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hydraulikventilverband mit Onboard- Elektronik aufzuzeigen, der wesentlich praktikabler, dessen Verfügbarkeit erhöht ist und welcher günstiger aufgebaut ist.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Hydraulikventilverband gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Der erfindungsgemäße Hydraulikventilverband weist einen Anschlussblock auf. Ein Hauptelektronikmodul ist in einer Hauptblockelektronikaufnahme des Hydraulikventilverbands angeordnet. Ferner weist der erfindungsgemäße Hydraulikventilverband wenigstens eine Ventilsektion auf. Die Ventilsektion ist in bekannter Weise hydraulisch an den Anschlussblock angeschlossen, sodass beispielsweise an die Ventilsektion angeschlossene hydraulische Verbraucher über den Anschlussblock und die Ventilsektion mit Druck beaufschlagt werden können oder beispielsweise auch zum Tank entlastet werden können. Die Ventilsektion weist eine Ventilsektionselektronikmodul auf. Ein Ventilsektionselektronikmodul ist in der Ventilsektionselektronikaufnahme angeordnet.
Somit wird ein einfach aufgebauter Hydraulikventilverband aufgezeigt. Das Hauptelektronikmodul und das Ventilsektionselektronikmodul sind in den jeweiligen Aufnahmen angeordnet und daher gut erreichbar und mithin austauschbar. Dies ergibt einen kostengünstigen und einfachen Aufbau des Hydraulikventilverbands. Darüber hinaus kann ein Austausch schnell und einfach erfolgen, sodass es zu geringen Ausfall- und Standzeiten kommt.
Vorzugsweise weist der Anschlussblock die Hauptelektronikaufnahme in Form einer Anschlussblockelektronikaufnahme auf, wobei das Hauptelektronikmodul ein Anschlussblockelektronikmodul ist. Denkbar ist freilich aber auch, dass beispielsweise eine Endplatte des Hydraulikventilverbands die Hauptelektronikaufnahme mit darin angeordnetem Hauptelektronikmodul aufweist.
Es ist von Vorteil, wenn das Hauptelektronikmodul lösbar in der Hauptelektronikaufnahme angeordnet ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Hauptelektronikmodul über einen Form- oder Kraftschluss in der Hauptelektronikaufnahme festlegbar ist, beispielsweise über eine Clipverbindung, Rastnasen oder eine Schienenverbindung. Es ist von Vorteil, wenn das Hauptelektronikmodul eine Kontaktschnittstelle aufweist, welche eine Verbindung zur Signal-, Daten- und Spannungsübermittlung mit der Hauptelektronikaufnahme herstellt, wenn das Hauptelektronikmodul in der Hauptelektronikaufnahme aufgenommen ist. Dies kann eine Steckerverbindung sein-Denkbar ist freilich auch, dass die Kontaktschnittstelle zumindest teilweise zur drahtlosen Signal-, Daten- und Spannungsübermittlung ausgelegt ist, beispielsweise über eine NFC- Schnittstelle. Es ist von Vorteil, wenn die Hauptelektronikaufnahme in einem frei zugänglichen Bereich des Hydraulikventilverbands angeordnet ist, insbesondere in einem der Umwelt zugewandten Bereich. Mit anderen Worten, es ist vorteilhaft, wenn das Hauptelektronikmodul direkt und ohne zusätzliche Montage- bzw.
Demontageschritte in die Hauptelektronikaufnahme eingesetzt bzw. aus dieser entfernt werden kann. Dies erleichtert einen Austausch des Hauptelektronikmoduls bei Bedarf.
Es ist von Vorteil, wenn das Ventilsektionselektronikmodul lösbar in der Ventilsektionselektronikaufnahme angeordnet ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Ventilsektionselektronikmodul über einen Form- oder Kraftschluss in der Ventilsektionselektronikaufnahme festlegbar ist, beispielsweise über eine Clipverbindung, Rastnasen oder eine Schienenverbindung. Es ist von Vorteil, wenn die Ventilsektionselektronikaufnahme in einem frei zugänglichen Bereich des Ventilsektionsmoduls angeordnet ist, insbesondere in einem der Umwelt zugewandten Bereich. Mit anderen Worten, es ist vorteilhaft, wenn das Ventilsektionsmodul direkt und ohne zusätzliche Montage- bzw. Demontageschritte in die Ventilsektionselektronikaufnahme eingesetzt bzw. aus dieser entfernt werden kann. Dies erleichtert einen Austausch des Ventilsektionsmoduls bei Bedarf.
Es ist von Vorteil, wenn das Ventilsektionselektronikmodul eine Kontaktschnittstelle aufweist, welche eine Verbindung zur Signal-, Daten- und Spannungsübermittlung mit der Ventilsektionselektronikaufnahme herstellt, wenn das Ventilsektionselektronikmodul in der Ventilsektionselektronikaufnahme aufgenommen ist. Dies kann eine Steckerverbindung sein. Denkbar ist freilich auch, dass die Kontaktschnittstelle zumindest teilweise zur drahtlosen Signal-, Daten- und Spannungsübermittlung ausgelegt ist, beispielsweise über eine NFC- Schnittstelle. Somit sind sowohl das Hauptelektronikmodul als auch das Ventilsektionselektronikmodul in einfacher Art und Weise austauschbar, beispielsweise im Fehlerfall.
Zweckmäßigerweise sind das Hauptelektronikmodul und das Ventilsektionselektronikmodul unterschiedlich, wobei das Hauptelektronikmodul eine Hauptsteuereinheit aufweist. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn das Ventilsektionselektronikmodul eine Nebensteuereinheit aufweist. Somit können rechenintensive Aufgaben, auch rechenintensive Aufgaben der einzelnen Ventilsektion, durch die Hauptsteuereinheit durchgeführt werden, beispielsweise Steuerungs-, Regelungs-, Device-Monitoring- und Predictive-Maintenance-Aufgaben. Weniger rechenintensive Aufgaben können durch die Nebensteuereinheit erledigt werden. Es ist freilich auch denkbar, dass alle Steuerungsprozesse und Aufgaben durch die Hauptsteuereinheit erledigt werden. Somit ergibt sich zwar ein etwas teureres Hauptelektronikmodul, gleichzeitig aber auch ein deutlich günstigeres Ventilsektionselektronikmodul. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Hauptsteuereinheit eine Haupt-CPU aufweist und die Nebensteuereinheit eine von der Rechenleistung her deutlich reduziertere Neben- CPU aufweist.
Es ist von Vorteil, wenn der Hydraulikventilverband einen elektrischen Backbone aufweist, wobei das Hauptelektronikmodul und das Ventilsektionselektronikmodul über den elektrischen Backbone miteinander verbunden sind. Der elektrische Backbone stellt die physikalische Schnittstelle zwischen dem Anschlussblock und der Ventilsektion dar. Hierüber werden die Steuerungs- und Regelungssignale übertragen. Ferner dient der elektronische Backbone auch der Spannungsversorgung der Ventilsektion. Daher ist es insbesondere von Vorteil, wenn das Hauptelektronikmodul eine Backbone-Kommunikationseinheit aufweist. Für den Anschluss an eine übergeordnete Einheit ist es von Vorteil, wenn das Hauptelektronikmodul eine Extern-Kommunikationseinheit zur Anbindung an ein Bussystem, insbesondere zur Anbindung an ein Feldbussystem, aufweist. Je nach Auslegung der Extern-Kommunikationseinheit können verschiedene Feldbussysteme angebunden werden, beispielsweise CAN, Ethernet, FlexRay, LIN oder IO-Link.
Es ist von Vorteil, wenn die Extern-Kommunikationseinheit eine Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation und/ oder Datenübertragung aufweist. Die Schnittstelle kann beispielsweise eine Bluetooth- Schnittstelle, eine WiFi- Schnittstelle, eine 5G- Schnittstelle oder eine NFC- Schnittstelle sein. Über die Schnittstelle können gezielte Informationen an ein mobiles bzw. nicht per Kabel angebundenes Endgerät übermittelt oder von diesem empfangen werden.
Zweckmäßigerweise weist das Ventilsektionselektronikmodul eine Bewegungssteuereinheit auf. Die Bewegungssteuereinheit kann eine Magnetsteuereinheit sein. Die Magnetsteuereinheit ist dazu ausgebildet, um einen Strom und eine Spannung in einen Magnet, beispielsweise ein Proportionalmagnet, der Ventilsektion mittels von der Hauptelektronikmoduls berechneten digitalen Werten und über die Backbone-Kommunikationseinheit einzuprägen, sodass es zu einem gesteuerten hydraulischen Volumenstrom am hydraulischen Verbraucher kommt. Die digitalen Werte werden insbesondere über die Hauptsteuereinheit berechnet. Die Bewegungssteuereinheit kann alternativ eine Motorsteuereinheit sein. Die Motorsteuereinheit ist dazu ausgebildet, einen elektromotorischen bzw. elektromechanischen Antrieb so anzusteuern, dass eine gewünschte Bewegung einsetzt und es zu einem gesteuerten hydraulischen Volumenstrom am hydraulischen Verbraucher kommt.
Regelmäßig wird hierzu ein Elektromotor so bestromt, dass eine definierte Drehbewegung einer Welle erfolgt, die über ein Getriebe in eine definierte Linearbewegung eines Ausgabeglieds übersetzt wird.
Es ist von Vorteil, wenn das Hauptelektronikmodul einen Spannungsanschluss und einen Spannungsregler aufweist, wobei vorzugsweise eine Versorgungsspannung über den elektrischen Backbone an das Ventilsektionselektronikmodul anlegbar ist. Der Spannungsregler bereitet die über den Spannungsanschluss bereitgestellte Eingangsspannung soweit auf, dass sie für die internen elektronischen Bauteile des Hauptelektronikmoduls und des Ventilsektionselektronikmoduls als Versorgungsspannung entsprechend stabilisiert, konstant und abgesichert ist, sodass keine weitere Aufbereitung der Versorgungsspannung für die internen Bauteile notwendig ist. Zum anderen wird die Eingangsspannung soweit durch den Spannungsregler aufbereitet, dass die Stabilität und die Strom- und Spannungsgrenzen der elektrische Energie den Anforderungen der Magnetsteuereinheit für die Betätigung des wenigstens einen Magneten genügend leistet. Überdies bietet der Spannungsregler einen Schutz vor Überspannung, Verpolung und Load dump für alle bereitgestellten Versorgungsspannungen für sämtliche nachgelagerten Verwender, wie die internen Bauteile des Hauptelektronikmoduls sowie für das Ventilsektionselektronikmodul. Vorzugsweise weist die Ventilsektion ein bewegliches hydraulisches Schließglied, insbesondere einen Schieberkolben, auf. Das Schließglied wird in allgemein bekannter Weise zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegt, um beispielsweise hydraulische Verbraucher mit dem gewünschten Druck bzw. der gewünschten Menge zu versorgen oder auch eine Entlastung zum Tank zu ermöglichen. Zweckmäßigerweise weist die Ventilsektion daher wenigstens einen Arbeitsanschluss zum Anschluss eines hydraulischen Verbrauchers auf.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn eine signalgesteuerte Bewegung des Schließglieds den Arbeitsanschluss entlastet. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn ein Signal über das Bussystem die signalgesteuerte Bewegung initiiert. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass der Arbeitsanschluss mit einer Schnellkupplung ausgestattet ist. Wenn nun ein hydraulischer Verbraucher über die Schnellkupplung an den Arbeitsanschluss angeschlossen werden soll ist ein elektronische initiierte Entlastung möglich. Es ist nicht notwendig, einen Handhebel oder dergleichen für eine manuelle Entlastung bereitzustellen. Ohne eine Entlastung des Arbeitsanschlusses kann es beispielsweise aufgrund von temperaturbedingten Volumenvergrößerungen im Hydraulikfluid unmöglich sein, einen hydraulischen Verbraucher über die Schnellkupplung anzuschließen.
Es ist von Vorteil, wenn das Ventilsektionselektronikmodul ein Sensormodul aufweist. Das Sensormodul ist je nach Variante dazu ausgelegt, diskrete, interne oder externe Sensoren auszulesen. Auch ist das Sensormodul dazu ausgelegt Sensoren mit BUS-Schnittstellen zusätzlich auszulesen. Die Sensoren könnten beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren, Positionssensoren usw. sein. Die erfassten physikalischen Werte (Temperatur, Druck, Beschleunigung, etc.) können direkt in der Nebensteuereinheit bzw. im Ventilsektionselektronikmodul für Regelungsoptimierungen verwendet werden, oder für rechenintensive Aufgaben (z.B. Kl- Regelungsalgorithmen, Konditionsmonitoring, Predictive Maintanance, etc.) der Hauptsteuereinheit bzw. dem Hauptelektronikmodul zur Verfügung gestellt werden.
Vorzugsweise ist die Ventilsektion eine erste Ventilsektion und das Ventilsektionselektronikmodul ein erstes Ventilsektionselektronikmodul. Der Hydraulikventilverband weist vorzugsweise wenigstens eine zweite Ventilsektion mit einem zweiten Ventilsektionselektronikmodul auf, wobei der Anschlussblock hydraulisch mit der ersten Ventilsektion und der zweiten Ventilsektion verbunden ist. Dies ermöglicht es, unterschiedliche Ventilsektionselektronikmodule für die erste und zweite Ventilsektion zu verwenden. So ist es unter Umständen nicht notwendig, einen Positionssensor bei dem zweiten Ventilsektionselektronikmodul vorzusehen, wenn über dieses Modul beispielsweise lediglich Stützen angesteuert werden.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das Hauptelektronikmodul über den elektrischen Backbone mit dem ersten Ventilsektionselektronikmodul verbunden ist. Vorzugsweise weist das zweite Ventilsektionselektronikmodul eine Durchleitung für den elektronischen Backbone auf. Das zweite Ventilsektionselektronikmodul ist vorzugsweise mit dem ersten Ventilsektionselektronikmodul abseits des elektrischen Backbones verbunden, sodass gewisse Regelungs-, Überwachungs- oder Steuerungsaufgaben für die zweite Ventilsektion durch das erste Ventilsektionselektronikmodul übernommen werden. Somit ist es insbesondere von Vorteil, wenn das ersten Ventilsektionselektronikmodul eine Nebensteuereinheit aufweist und das das zweite Ventilsektionselektronikmodul keine Nebensteuereinheit aufweist. Somit ergibt sich ein besonders günstiges und einfach aufgebautes zweites Ventilsektionselektronikmodul.
Es ist von Vorteil, wenn die erste Ventilsektion wenigstens eine erste Betätigungseinheit aufweist und wenn die zweite Ventilsektion wenigstens eine zweite Betätigungseinheit aufweist, wobei die erste Betätigungseinheit und die zweite Betätigungseinheit mit einer Bewegungssteuereinheit des ersten Ventilsektionselektronikmoduls verbunden sind. Somit kann eine Bewegung des Schließglieds der ersten Ventilsektion und des Schließglieds der zweiten Ventilsektion über eine einzige Bewegungssteuereinheit ermöglicht werden. Dies senkt die Kosten für Ventilsektionselektronikmodule.
Die erste Betätigungseinheit kann ein erster Magnet oder ein erster elektromechanischer Antrieb sein. Die zweite Betätigungseinheit kann ein zweiter Magnet oder ein zweiter elektromechanischer Antrieb sein. Je nach Auslegung kann somit eine elektromagnetische oder eine elektromechanische bzw. elektromotorische Betätigung der Ventilsektionen erfolgen.
Vorzugsweise weist das das erste Ventilsektionselektronikmodul eine Backbone- Kommunikationseinheit auf. Der elektrische Backbone stellt die physikalische Schnittstelle zwischen dem Anschlussblock und der Ventilsektion dar. Hierüber werden die Steuerungs- und Regelungssignale übertragen. Ferner dient der elektronische Backbone auch der Spannungsversorgung der Ventilsektion. Daher ist es insbesondere von Vorteil, wenn das erste Ventilsektionselektronikmodul eine Backbone-Kommunikationseinheit aufweist.
Vorzugsweise weist die zweite Ventilsektion einen bewegliches hydraulisches Schließglied, insbesondere einen Schieberkolben, auf. Das zweite Ventilsektionselektronikmodul weist vorzugsweise einen zweiten Positionssensor zur Überwachung der Position des Schließglieds auf. Der zweite Positionssensor ist vorzugsweise mit der Nebensteuereinheit des ersten Ventilsektionselektronikmoduls verbunden ist. Die Signalaufbereitung und -Verarbeitung des zweiten Positionssensors ist nicht rechenintensiv, sodass dies über die Nebensteuereinheit des ersten Ventilsektionselektronikmoduls erfolgen kann. Es bedarf somit keiner Nebensteuereinheit beim zweiten Ventilsektionselektronikmodul, was insgesamt die Kosten senkt.
Obgleich vorstehend nur zwei Ventilsektionselektronikmodule beschrieben wurden ist es auch Umfang dieser Offenbarung, dass der Hydraulikventilverband drei oder mehr Ventilsektionen aufweist. Die Ventilsektionselektronikmodule der einzelnen Ventilsektionen können je nach Bedarf unterschiedlich aufgebaut sein, beispielsweise mit oder ohne Nebensteuereinheit, mit oder ohne Positionssensor, usw.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Ventilsektionen bis auf die jeweiligen Ventilsektionselektronikmodule identisch aufgebaut sind. So kann beispielsweise durch Wechsel des Ventilsektionselektronikmoduls die Funktion der jeweiligen Ventilsektion in einfacher Art und Weise angepasst werden. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Arbeitsanschlüsse der Ventilsektionen mit Schnellkupplungen ausgestattet sind. So kann auch an abgelegenen Orten eine hydraulische Grundfunktionalität aufrecht erhalten bleiben, wenn eine Ventilsektion ausfällt.
Darüber hinaus erlaubt es der erfindungsgemäße Hydraulikventilverband auch, die Ventilsektionselektronikmodule während des Einsatzes im Rahmen einer kurzen Unterbrechung zu tauschen. Es lediglich notwendig, entsprechende Ventilsektionselektronikmodule vorzuhalten, beispielsweise in der Kabine des Schleppers. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, dass eine Parametrierung eines neu angeschlossenen Ventilsektionselektronikmoduls über das Hauptelektronikmodul bzw. die Hauptsteuereinheit und/ oder die Nebensteuereinheit eines weiteren Ventilsektionselektronikmoduls erfolgt. So können Standzeiten insgesamt merklich minimiert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
Fig. 1 eine erste perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Hydraulikventilverbands;
Fig. 2 eine zweite perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen
Hydraulikventilverbands;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Hydraulikventilverband;
Fig. 4 eine erste Seitenansicht des erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der in Fig. 4 gezeigten Linie A-A;
Fig. 6 eine zweite Seitenansicht des erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Hauptelektronikmoduls bzw. eines
Ventilsektionselektronikmoduls;
Fig. 8 eine schematische Ansicht einer ersten Variante des erfindungsgemäßen
Hydraulikventilverbands; Fig. 9 eine schematische Ansicht einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen
Hydraulikventilverbands;
Fig. 10 eine schematische Ansicht einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands; und
Fig. 11 eine schematische Ansicht einer vierten Variante des erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands; und.
In den Figs. 1 bis 6 sind verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands 10 gezeigt. Der hier gezeigte Hydraulikventilverband 10 weist einen Anschlussblock 12 und sechs Ventilsektionen 14.1 bis 14.6 auf. Der Hydraulikventilverband 10 ist in Sandwichbauweise aufgebaut, wobei die hydraulische Versorgung der einzelnen Ventilsektionen 14.1 bis 14.6 über den Anschlussblock 12 bereitgestellt wird. Mithin sind im und am Anschlussblock 12 die üblichen und nicht näher gezeigten bzw. beschriebenen hydraulischen Elemente angeordnet, wie beispielsweise ein Zulaufregler, ein Druck- ,Tank- und LS-Anschluss. Darüber hinaus gibt es entsprechende hydraulische Versorgungsleitungen 34 zwischen dem Anschlussblock 12 und den einzelnen Ventilsektionen 14.1 bis 14.n, vgl. hierzu auch Figs. 8 bis 11.
Der Hydraulikventilverband 10 weist ferner eine Hauptelektronikaufnahme 16 mit einem darin angeordneten Hauptelektronikmodul 18 auf. Genauer gesagt weist der Anschlussblock 12 die Hauptelektronikaufnahme in Form einer Anschlussblockelektronikaufnahme 16 auf. In der Anschlussblockelektronikaufnahme 16 ist Hauptelektronikmodul in Form eines Anschlussblockelektronikmoduls 18 lösbar angeordnet, beispielsweise über entsprechende Rastelemente 32 an einem Verbindungsstecker 30. vgl. hierzu auch Fig. 7. Jeder der Ventilsektionen 14.1 bis 14.6 weist eine Ventilsektionselektronikaufnahme 20.1 bis 20.6 auf. In jeder Ventilsektionselektronikaufnahme 20.1 bis 20.6 ist jeweils ein Ventilsektionselektronikmodul 22.1 bis 22.6 lösbar angeordnet, beispielsweise über entsprechende Rastelemente 32 an einem Verbindungsstecker 30. vgl. hierzu auch Fig. 7. Obgleich die Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22.6 optisch identisch sind und prinzipiell über den Verbindungsstecker 30 in jeder der Ventilsektionselektronikaufnahmen 20.1 bis 20.6 aufgenommen werden können, können sich die einzelnen Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22.6 in ihrer Funktionalität aufgrund unterschiedlicher internen elektronischer Bauteile und Auslegung unterscheiden, wie nachfolgend noch genauer ausgeführt wird. Der Verbindungsstecker 30 ist hier beispielhaft in der Art eines USB- Steckers ausgebildet. Jeder Ventilsektion 14.1 bis 14.6 weist zwei mit Schnellkupplungen versehene Arbeitsanschlüsse 24.5a, 24.5b, 24.6a und 24.6b zum Anschluss von hydraulischen Verbrauchern auf. Die Arbeitsanschlüsse 24.5a, 24.5b, 24.6a und 24.6b sind mit Deckeln versehen.
Zur Entlastung der jeweiligen Arbeitsanschlüsse 24.5a, 24.5b, 24.6a und 24.6b weist jede Ventilsektion 14.1 bis 14.6 einen Handhebel 26.1 bis 26.6 auf. Die Handhebel 26.1 bis 26.6 sind optional, da eine Entlastung auch elektronisch erfolgen kann, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird.
Geschützt innerhalb der Hydraulikventilverbands 10 verläuft ein elektrischer Backbone 28 in Form eines Kabelbaums, der exemplarisch in Fig. 5 gezeigt ist.
Nachfolgend werden unter Bezug auf die Figs. 8 bis 11 vier verschiedene Varianten eines erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands 10 erläutert. Die Varianten unterscheiden sich prinzipiell nur im internen Aufbau des Anschlussblockelektronikmoduls 18 bzw. der Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22.6.
In Fig. 8 ist eine erste Variante des erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands 10 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Anschlussblockelektronikmodul 18 eine Hauptplatine 36 mit darauf angeordneter Hauptsteuereinheit 38 auf. Die Hauptsteuereinheit 38 ist in diesem Beispiel eine für erhöhte Rechenleistung ausgelegte Main CPU. Darüber hinaus weist das Anschlussblockelektronikmodul einen Spannungsregler 40, eine Backbone-Kommunikationseinheit 42 und eine Extern-Kommunikationseinheit 44 auf.
Der Spannungsregler 40 bereitet die über einen Spannungsanschluss 46 bereitgestellte Eingangsspannung soweit auf, dass sie für die internen elektronischen Bauteile des Anschlussblockelektronikmoduls 18 und der Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22. n als Versorgungsspannung entsprechend stabilisiert, konstant und abgesichert ist, sodass keine weitere Aufbereitung der Versorgungsspannung für die internen Bauteile notwendig ist. Zum anderen wird die Eingangsspannung soweit durch den Spannungsregler 40 aufbereitet, dass die Stabilität und die Strom- und Spannungsgrenzen der elektrische Energie den Anforderungen von Bewegungssteuereinheiten 52.1 bis 52. n der Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22. n für die Betätigung von Betätigungseinheiten 52.1 bis 52. n genügend leistet, wie dies nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Überdies bietet der Spannungsregler 40 einen Schutz vor Überspannung, Verpolung und Load dump für alle bereitgestellten Versorgungsspannungen für sämtliche nachgelagerten Verwender, wie die internen Bauteile des Anschlussblockelektronikmoduls 18 sowie für die Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22n.
Je nachdem ob eine elektromagnetische oder eine elektromechanische bzw. elektromotorische Betätigung der Ventilsektionen 14.1 bis 14. n angedacht ist, sind die Bewegungssteuereinheiten 52.1 bis 52. n entweder als Magnetsteuereinheiten oder Motorsteuereinheiten ausgelegt. Entsprechend sind die Betätigungseinheiten 52.1 bis 52. n entweder als Proportionalmagnete oder als elektromechanischer bzw. elektromotorischer Antrieb ausgelegt.
Über die Backbone-Kommunikationseinheit 42 wird der elektrische Backbone 28 physikalisch angebunden. Über die Backbone-Kommunikationseinheit 42 findet der digitale Datenaustausch zwischen der Hauptsteuereinheit 38 und den einzelnen internen Bauteilen der Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22. n statt, wie beispielsweise mit den Magnetsteuereinheiten
52.1 bis 52. n.
Die Extern-Kommunikationseinheit 44 ist für den Anschluss an eine übergeordnete Einheit und zur physikalischen Anbindung an ein Bussystem 48, insbesondere zur Anbindung an ein Feldbussystem, ausgebildet. Je nach Auslegung der Extern-Kommunikationseinheit 44 können verschiedene Feldbussysteme 48 angebunden werden, beispielsweise CAN, Ethernet, FlexRay, LIN oder IO-Link. Über das Feldbussystem 48 werden die Steuer- und Regelungsbefehle übergeben, die beispielsweise über einen Joystick oder eine in der Kabine des Schleppers angeordnete Eingabeeinheit durch den Nutzer eingegeben werden.
Ferner weist der Anschlussblock 12 eine Schnittstelle für die hydraulischen Anschlüsse 50 auf, insbesondere einen Pumpenanschluss sowie einen Tankanschluss. Der über den Pumpenanschluss anliegende Druck wird über die hydraulischen Versorgungsleitungen 34 an die einzelnen Ventilsektionen 14.1 bis 14.n in herkömmlicher Weise verteilt. Entsprechend wird rücklaufendes Hydraulikfluid über die hydraulischen Versorgungsleitungen 34 und den Tankanschluss zum Tank abgeführt.
Die Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22. n sind in diesem Ausführungsbeispiel allesamt gleich aufgebaut und weisen jeweils eine Nebenplatine 62.1 bis 62. n mit einer Bewegungssteuereinheit 52.1 bis 52. n und jeweils einen Positionssensor 58.1 bis 58. n auf. Nachfolgend werden die Bewegungssteuereinheit 52.1 bis 52. n exemplarisch als Magnetsteuereinheiten beschrieben, wobei die Ausführungen entsprechend für eine Ausbildung der Bewegungssteuereinheiten 52.1 bis 52. n als Motorsteuereinheiten gelten.
Die einzeln ansprechbaren Magnetsteuereinheiten 52.1 bis 52. n prägen mittels der von der Hauptsteuereinheit 38 berechneten digitalen Werte über die Backbone-Kommunikationseinheit 42 übertragenen Daten einen Strom und eine Spannung in die Magnetanordnung 54.1 bis 54. n ein, was zu einem gesteuerten hydraulischen Volumenstrom an den entsprechenden hydraulischen Arbeitsanschlüssen 24.1a, 24.1 b bis 24. na, 24. nb führt. Wie dargestellt weist jede Magnetanordnung
54.1 bis 54. n jeweils zwei Proportionalmagnete auf, die entsprechende Schließglieder 56.1 bis 56. n der einzelnen Ventilsektionen 14.1 bis 14. n in herkömmlicher und bekannter Weise bewegen. Die Schließglieder 56.1 bis 56. n sind in diesem Ausführungsbeispiel Schieberkolben.
Die Positionssensoren 58.1 bis 58. n melden die Position des Schieberkolbens 56.1 bis 56. n der jeweiligen Ventilsektion 14.1 bis 14.n digital über den elektrischen Backbone 28 über die Backbone- Kommunikationseinheit 44 an die Hauptsteuereinheit 38 zurück. Mithilfe der zurückgemeldeten Schieberkolben-Position der Positionssensoren 58.1 bis 58. n kann die Hauptsteuereinheit 38 neue Vorgabewerte für die jeweiligen Magnetsteuereinheiten 52.1 bis 52. n berechnen und somit eine Close Loop Regelung des hydraulischen Volumenstroms für die an den hydraulischen Arbeitsanschlüssen 24.1a, 24.1 b bis 24. na, 24. nb angeschlossenen hydraulischen Verbraucher ermöglichen.
Darüber hinaus kann die Extern-Kommunikationseinheit 44 zusätzlich eine Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation aufweisen, beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle oder eine NFC- Schnittstelle. So können Daten beispielsweise an oder von einem mobilen Endgerät übertragen werden.
In Fig. 9 ist eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands 10 dargestellt. Die zweite Variante unterscheidet sich von der in Fig. 8 gezeigten ersten Variante durch den Aufbau der Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22. n.
In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste Ventilsektionselektronikmodul 22.1 und das dritte Ventilsektionselektronikmodul 22.3 jeweils nur eine Durchleitung 60.1 und 60.3 für den elektrischen Backbone 28 und einen Positionssensor 58.1 und 58.3 auf. Das zweite Ventilsektionselektronikmodul
22.2 weist eine auf der Nebenplatine 62.2 angeordnete Nebensteuereinheit 64.2, eine, Magnetsteuereinheit 52.2, einen Positionssensor 58.2 sowie eine Backbone-Kommunikationseinheit
66.2 auf.
Die Positionssensoren 58.1 und 58.3 des ersten Ventilsektionselektronikmoduls 22.1 und des dritten Ventilsektionselektronikmoduls 22.3 sind über eine Verbindung 68, die auch Teil des elektrischen Backbones 28 sein kann, mit der Nebensteuereinheit 64.2 des zweiten Ventilsektionselektronikmoduls
22.2 verbunden. Entsprechend sind die Magnetanordnungen 54.1 und 54.3 der ersten Ventilsektion
14.1 und der dritten Ventilsektion 14.3 über eine Verbindung 70, die auch Teil des elektrischen Backbones 28 sein kann, mit der Magnetsteuereinheit 52.2 des zweiten Ventilsektionselektronikmoduls 22.2 verbunden. Über die Backbone-Kommunikationseinheit 66.2 des zweiten Ventilsektionselektronikmoduls 22.2 findet der digitale Datenaustausch zwischen der Nebensteuereinheit 64.2 und der Hauptsteuereinheit 38 statt. Die Nebensteuereinheit 64.2 ist für weniger rechenintensive Aufgaben im Vergleich zur Hauptsteuereinheit 38 ausgelegt.
Die hier direkt angebundenen Positionssensoren 58.1 bis 58.3 melden mittels der Nebensteuereinheit
64.2 die Schieberkolben-Position der jeweiligen Ventilsektion 14.1 bis 14.3 digital über den elektrischen Backbone 28 über die Backbone-Kommunikationseinheiten 42, 52.2 an die Hauptsteuereinheit 38 zurück. Mithilfe der zurückgemeldeten Schieberkolben-Position kann die Hauptsteuereinheit neue Vorgabewerte für das zweite Ventilsektionselektronikmodul 22.2 berechnen und somit eine Close Loop Regelung des hydraulischen Volumenstroms für die an den hydraulischen Arbeitsanschlüssen 24.1a, 24.1 b bis 24.3a, 24.3b angeschlossenen hydraulischen Verbraucher ermöglichen, indem die Vorgabewerte an die Nebensteuereinheit 64.2 entsprechend übergeben werden.
In Fig. 10 ist eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands 10 dargestellt. Die dritte Variante unterscheidet sich von der ersten und zweiten Variante dadurch, dass sämtliche Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22. n im Wesentlichen wie das zweite Ventilsektionselektronikmodul 22.2 bei der in Fig. 9 gezeigten zweiten Variante aufgebaut sind. Zusätzliche weisen sämtliche Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22. n noch ein Sensormodul 72.1 bis 72. n auf. Jedes Sensormodul 72.1 bis 72. n ist je nach Variante dazu ausgelegt, diskrete, interne oder externe Sensoren auszulesen. Auch ist jedes Sensormodul 72.1 bis 72. n dazu ausgelegt Sensoren mit BUS-Schnittstellen zusätzlich auslesen. Die Sensoren könnten beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren, Positionssensoren usw. sein. Die erfassten physikalischen Werte (Temperatur, Druck, Beschleunigung, etc.) können direkt in der Nebensteuereinheit 64.1 bis 64. n bzw. im Ventilsektionselektronikmodul 22.1 bis 22. n für Regelungsoptimierungen verwendet werden, oder für rechenintensive Aufgaben (z.B. Kl-Regelungsalgorithmen, Konditionsmonitoring, Predictive Maintanance, etc.) der Hauptsteuereinheit 38 bzw. dem Anschlussblockelektronikmodul 18 zur Verfügung gestellt werden.
Darüber hinaus weist auch das Anschlussblockelektronikmodul 18 ein Sensormodul 74 auf. Das Sensormodul 74 ist ebenfalls dazu ausgelegt die diskreten, internen oder externen Sensoren auszulesen. Auch ist das Sensormodul 74 dazu ausgelegt Sensoren mit BUS-Schnittstellen zusätzlich auslesen. Die Sensoren könnten beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren, Positionssensoren usw. sein. Die erfassten physikalischen Werte (Temperatur, Druck, Beschleunigung, etc.) können direkt in der Hauptsteuereinheit 38 für Regelungsoptimierungen verwendet werden, oder andere Aufgaben (z.B. Kl-Regelungsalgorithmen, Konditionsmonitoring, Predictive Maintanance, etc.) verwendet werden.
Fig. 11 zeigt eine vierte Variante eines erfindungsgemäßen Hydraulikventilverbands 10. Die vierte Variante unterscheidet sich von der in den Figs. 8 bis 10 gezeigten Varianten dadurch, dass das erste Ventilsektionselektronikmodul 22.1 wie das erste Ventilsektionselektronikmodul 22.1 der in Fig. 10 gezeigten Variante ausgebildet ist, dass das zweite Ventilsektionselektronikmodul 22.2 wie das zweite Ventilsektionselektronikmodul 22.2 der in Fig. 9 gezeigten Variante ausgebildet ist, dass das dritte Ventilsektionselektronikmodul 22.3 wie das dritte Ventilsektionselektronikmodul 22.3 bei der in Fig. 9 gezeigten Variante ausgebildet ist und dass das vierte Ventilsektionselektronikmodul 22.4 wie eines der Ventilsektionselektronikmodule 22.1 bis 22. n der in Fig. 8 gezeigten Variante ausgebildet ist. Das Anschlussblockelektronikmodul 18 entspricht dem in Fig. 10 gezeigten Anschlussblockelektronikmodul 18.
Des Weiteren kann bei allen vier in den Fig. 8 bis 11 gezeigten Varianten eine Entlastung der hydraulischen Arbeitsanschlüsse 24.1 a, 24.1 b bis 24. na, 24nb ohne Handhebel erfolgen. Hierzu initiiert der Nutzer ein Signal über das Feldbussystem 50, z.B. an einem Eingabegerät. Die Hauptsteuereinheit 38 erzeugt eine Steuersequenz, welche dann über den elektrischen Backbone 28 und die weitern Komponenten an den Magnetanordnungen 54.1 bis 54. n eine bestimmte Bewegung der Schieberkolben bedingen und die hydraulischen Arbeitsanschlüsse 24.1a, 24.1 b bis 24. na, 24nb zum Tank entlasten.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in dieser Offenbarung verwendeten Begriffe „erster“, „zweiter“, „dritter“ usw. keine gewünschte Reihenfolge definieren, sondern lediglich zur begrifflichen Unterscheidung der einzelnen Element dienen. Es ist somit auch beispielsweise Teil dieser Offenbarung, dass es ein „zweites“ Element ohne ein „erstes“ Element gibt.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Hydrauhkventilverband
12 Anschlussblock
14.1 ...14.n Ventilsektion
16 Hauptelektronikaufnahme/ Anschlussblockelektronikaufnahme
18 Hauptelektronikmodul/ Anschlussblockelektronikmodul
20.1...20.n Ventilsektionselektronikaufnahme
22.1...22.n Ventilsektionselektronikmodul
24.1a...24. na hydraulischer Arbeitsanschluss
24.1 b...24. nb hydraulischer Arbeitsanschluss
26.1...26.n Handhebel
28 elektrischer Backbone
30 Verbindungsstecker
32 Rastelement
34 hydraulische Versorgungsleitungen
36 Hauptplatine
38 Hauptsteuereinheit
40 Spannungsregler
42 Backbone-Kommunikationseinheit
44 Extern-Kommunikationseinheit
46 Spannungsanschluss
48 Busanschluss
50 hydraulische Anschlüsse
52.1...52.n Bewegungssteuereinheit
54.1...54.n Betätigungseinheiten
56.1...56.n Schließglied
58.1...58.n Positionssensor
60.1...60.n Durchleitung
62.1...62.n Nebenplatine
64.1...64.n Nebensteuereinheit
66.1...66.n Backbone-Kommunikationseinheit Verbindung Verbindung Sensormodul Sensormodul

Claims

ANSPRÜCHE Hydraulikventilverband (10) mit einem Anschlussblock (12) und wenigstens einer hydraulisch an den Anschlussblock (12) angeschlossenen Ventilsektion (14.1 ...14. n), wobei der Hydraulikventilverband (10) eine Hauptelektronikaufnahme (16) mit einem darin angeordneten Hauptelektronikmodul (18) aufweist, und wobei die Ventilsektion (14.1 ...14.n) eine Ventilsektionselektronikaufnahme (20.1 ...2O.n) mit einem darin angeordneten Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22.n) aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 1 , wobei der Anschlussblock (12) die Hauptelektronikaufnahme in Form einer Anschlussblockelektronikaufnahme (16) aufweist, und wobei das Hauptelektronikmodul ein Anschlussblockelektronikmodul (18) ist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Hauptelektronikmodul (18) lösbar in der Hauptelektronikaufnahme (16) angeordnet ist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22. n) lösbar in der Ventilsektionselektronikaufnahme (20.1 ...2O.n) angeordnet ist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Hauptelektronikmodul (18) und das Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22. n) unterschiedlich sind, wobei das Hauptelektronikmodul (18) eine Hauptsteuereinheit (38) aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 5, wobei das Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22. n) eine Nebensteuereinheit (64.1 ...64. n) aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hydraulikventilverband (10) einen elektrischen Backbone (28) aufweist, wobei das Hauptelektronikmodul (18) und das Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22.n) über den elektrischen Backbone (28) miteinander verbunden sind. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 7, wobei das Hauptelektronikmodul (18) eine Backbone-Kommunikationseinheit (42) aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Hauptelektronikmodul (18) eine Extern-Kommunikationseinheit (44) zur Anbindung an ein Bussystem (48), insbesondere zur Anbindung an ein Feldbussystem, aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 9, wobei die Extern-Kommunikationseinheit (44) eine Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation und/ oder Datenübertragung aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22. n) eine Bewegungssteuereinheit (52.1 ...52. n) aufweist, wobei die Bewegungssteuereinheit (52.1 ...52. n) vorzugsweise als Magnetsteuereinheit oder als Motorsteuereinheit ausgebildet ist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Hauptelektronikmodul (18) einen Spannungsanschluss und einen Spannungsregler (40) aufweist, wobei vorzugsweise eine Versorgungsspannung über den elektrischen Backbone (28) an das Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22. n) anlegbar ist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ventilsektion (14.1 ...14.n) ein bewegliches hydraulisches Schließglied (56.1 ...56.n), insbesondere einen Schieberkolben, aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 13, wobei das Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22. n) einen Positionssensor (58.1 ...58.n) zur Überwachung der Position des Schließglieds (56.1 ...56.n) aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ventilsektion (14.1 ...14.n) wenigstens einen Arbeitsanschluss (24.1a...24. na, 24.1 b...24.nb) zum Anschluss eines hydraulischen Verbrauchers aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 15, wobei eine signalgesteuerte Bewegung des Schließglieds (56.1 ...56. n) den Arbeitsanschluss (24.1a...24. na, 24.1 b...24.nb) entlastet. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 16, wobei ein Signal über das Bussystem (48) die signalgesteuerte Bewegung initiiert. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ventilsektionselektronikmodul (22.1 ...22. n) ein Sensormodul (72.1 ...72. n) aufweist. Hydraulikventilverband (10)nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ventilsektion (14.1) eine erste Ventilsektion ist und das Ventilsektionselektronikmodul ein erstes Ventilsektionselektronikmodul (22.1) ist, und und der Hydraulikventilverband (10) wenigstens eine zweite Ventilsektion (14.2...14.n) mit einem zweiten Ventilsektionselektronikmodul (22.2...22.n) aufweist, wobei der Anschlussblock (12) hydraulisch mit der ersten Ventilsektion (22.1) und der zweiten Ventilsektion (14.2...14. n) verbunden ist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 19, wobei das Hauptelektronikmodul (18) über den elektrischen Backbone (28) mit dem ersten Ventilsektionselektronikmodul (22.1) verbunden ist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 20, wobei das zweite Ventilsektionselektronikmodul (22.2...22.n) eine Durchleitung (60.1 ...6O.n) für den elektronischen Backbone (28) aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 21 , wobei das zweite Ventilsektionselektronikmodul (22.2...22.n) mit dem ersten Ventilsektionselektronikmodul (22.1) verbunden ist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 22, wobei das erste Ventilsektionselektronikmodul (22.1) eine Nebensteuereinheit (64.1 ...64.n) aufweist und wobei das das zweite Ventilsektionselektronikmodul (22.2...22. n) keine Nebensteuereinheit aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 19 bis 23, wobei die erste Ventilsektion (14.1) wenigstens eine erste Betätigungseinheit (54.1) aufweist und wobei die zweite Ventilsektion (14.2...14. n) wenigstens eine zweite Betätigungseinheit (54.2...54. n) aufweist, wobei die erste Betätigungseinheit und die zweite Betätigungseinheit mit einer Bewegungssteuereinheit (52.1 ...52. n) des ersten Ventilsektionselektronikmoduls (22.1) verbunden sind, wobei die erste Betätigungseinheit (54.1) vorzugsweise ein erster Magnet oder ein erster elektromechanischer Antrieb ist, und wobei die zweite Betätigungseinheit (54.2...54.n) vorzugsweise ein zweiter Magnet oder ein zweiter elektromechanischer Antrieb ist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 19 bis 24, wobei das erste Ventilsektionselektronikmodul (22.1) eine Backbone-Kommunikationseinheit (66.1 ...66. n) aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 19 bis 25, wobei die zweite Ventilsektion (14.2...14. n) ein bewegliches hydraulisches Schließglied (56.2...56. n), insbesondere einen Schieberkolben, aufweist, wobei das zweite Ventilsektionselektronikmodul (22.2...22.n) einen zweiten Positionssensor (58.2...58.n) zur Überwachung der Position des Schließglieds (56.2...56. n) aufweist. Hydraulikventilverband (10) nach Anspruch 25, wobei der zweite Positionssensor (58.2...58. n) mit der Nebensteuereinheit (64.1 ...64. n) des ersten Ventilsektionselektronikmoduls (22.1) verbunden ist.
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