DE19646444A1 - Elektrohydraulisches System - Google Patents
Elektrohydraulisches SystemInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
elektrohydraulisches System für mobile Arbeitsmaschi
nen.
In den letzten Jahren hat der Einsatz der Hydrau
lik bei beweglichen Maschinen zugenommen. Das trifft
vor allem für Erdbaumaschinen, Flurförderfahrzeuge,
Ackerschlepper und selbstfahrende Erntemaschinen zu.
Da hydrostatische Fahrantriebe zwar eine Geschwindig
keitsregulierung ohne Schalten gestatten, jedoch
einen geringen Wirkungsgrad haben, erfolgt eine An
wendung dieser Antriebe in erster Linie bei Fahrzeu
gen, bei denen die Vorwärtsbewegung nur einen gerin
gen Anteil bei den Arbeitsaufgaben hat. Das Hauptein
satzgebiet hydraulischer Antriebe ist daher in der
Betätigung von Arbeitsorganen zu sehen. Zur Umsetzung
dieser Betätigung werden hydraulische Drehwinkeler
zeuger und hydraulische Huberzeuger verwendet.
Hydraulische Antriebe in der Mobilhydraulik wer
den vorwiegend elektrisch angesteuert. Diese Ansteue
rungsvariante gestattet bei kleinem Gerätevolumen
eine optimale Führung des Arbeitsablaufs und einen
verringerten Energieverlust bei häufig wechselnden
Betriebszuständen. In elektrohydraulischen Systemen
können hydraulische Ventile durch Schaltmagnete ge
öffnet und geschlossen werden oder werden Stetigven
tile gesteuert oder entsprechend verarbeiteten Meß
werten geregelt. Es zeichnet sich die Tendenz ab, daß
in naher Zukunft der Preis hydraulisch-mechanischer
Lösungen über dem von elektrohydraulischen Systemen
liegen wird. Daher werden elektrische Lösungen in Zu
kunft für den Anwender noch interessanter werden.
Herkömmliche elektrohydraulische Systeme in be
weglichen Maschinen sind derart strukturiert, daß
elektrische Betätigungsmodule an jeder gesteuerten
Ventilsektion befestigt sind. Das Zusammenwirken der
Ventilsektionen wird über eine weitere elektrische
Steuerungsvorrichtung koordiniert. Diese Struktur ge
stattet die modulare Anordnung ähnlicher Komponenten
nebeneinander, wobei jedoch der Verdrahtungsaufwand
relativ hoch ist und ein hoher Aufwand bei der Kabel
verlegung erforderlich ist.
Aus dem stationären Maschinenbau ist bekannt,
Ventilbaugruppen in Sandwichbauweise in geringem Ab
stand zu einem Steuerungssystem, jedoch getrennt von
diesem vorzusehen. In der Mobilhydraulik würden die
Kabel zwischen Steuerungseinrichtung und Ventil bei
einer solchen Bauweise hohen Belastungen ausgesetzt
werden, was Funktionsfehler begünstigen würde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die
Funktionsdichte elektrohydraulischer Systeme zu erhö
hen und in diesen die Anzahl der Schnittstellen zu
verringern. Ferner soll die Funktionssicherheit er
höht werden.
Die vorliegende Aufgabe wird durch ein elektrohy
draulisches System nach Anspruch 1 gelöst.
Bei diesem System ist die elektronische Steuer
einheit mit den hydraulischen Komponenten körperlich
verbunden und kann diesen über kurze Kabellitzen bzw.
elektrische Leitungen elektrische Signale zuführen.
Dadurch wird der Kabelverlegungsaufwand verringert
und werden Verdrahtungsfehler minimiert. Ferner kann
die Steuereinheit mit den hydraulischen Komponenten
als ein Block vorgesehen werden und als Block schon
beim Baugruppenhersteller getestet werden. Auch die
Fehlersuche in einem Gesamtsystem wird erleichtert.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2, bei der
die Außenabmessungen der hydraulischen Komponenten im
wesentlichen gleich gestaltet sind, wird die modulare
Struktur durch Kombination der Steuereinheit mit hy
draulischen Komponenten verschiedenster Funktionen
unterstützt. Der Baugruppenhersteller kann auch durch
die Änderung der Anzahl der hydraulischen Komponenten
den Kundenwünschen durch Anpassung an die spezielle
Anwendung Rechnung tragen.
Das Gehäuse um die elektronische Steuereinheit
nach Anspruch 3 stellt sicher, daß keine Beeinträch
tigung der elektrischen Bauteile der Steuereinheit
erfolgt. Metall ist dabei aufgrund der guten Ab
schirmwirkung zu bevorzugen.
Mit der Weiterbildung nach Anspruch 4, bei der
das metallische Gehäuse der Hydraulikkomponente und
der elektronischen Steuereinheit als Masseleiter die
nen, ist es möglich, den Verdrahtungsaufwand zu hal
bieren ohne die Funktion zu beeinträchtigen. Eine
solche Gestaltung ist beim Stand der Technik nicht
möglich, da die Steuereinheit und die hydraulischen
Komponenten räumlich getrennt sind und aufgrund von
Leitfähigkeitsproblemen an den Befestigungseinrich
tungen der Steuereinheit und der hydraulischen Kompo
nenten ein gemeinsamer Masseanschluß am Gehäuse nicht
sinnvoll ist. Ferner wird die Größe auftretender
elektromagnetischer Störfelder verkleinert und somit
das elektromagnetische Verhalten des Gesamtsystems
verbessert.
Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ist die
Durchführung der elektrischen Verbindungseinrichtung
durch das metallische Gehäuse der Steuereinheit gegen
Strahlwasser geschützt. Dadurch tritt keine Beein
trächtigung der elektronischen Bauteile durch ein
dringendes Fluid auf.
Bedingt durch die Gestaltung des elektrohydrauli
schen Systems in Blockform und durch die Funktionsin
tegration, ist nur noch eine geringe Zahl an Signal
leitungen zur Ansteuerung des Systems erforderlich.
Diese Leitungen können in einem Kabelbaum mit einer
einzigen gemeinsamen Kopplungseinrichtung zusammenge
faßt werden, wie es in Anspruch 6 dargelegt ist. Eine
falsche Verkabelung der Anschlüsse des Systems, z. B.
irrtümlicherweise mit den Sensoranschlüssen statt mit
der Kopplungseinrichtung für die Steuereinheit, kann
weitestgehend ausgeschlossen werden. Somit nimmt die
Funktionssicherheit zu.
Die Kopplungseinrichtungen zur Bereitstellung von
Sensorsignalen aus Anspruch 7 gestatten eine System
überwachung und eine anschließende Regelung bestimm
ter Parameter von außen. Dieses Merkmal verbessert
ebenfalls die Funktionsfähigkeit des Systems.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines elektrohy
draulischen Systems,
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des elektrohydrauli
schen Systems von Fig. 1 und
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht von links des in
Fig. 1 gezeigten elektrohydraulischen Systems.
Fig. 3 zeigt ein elektrohydraulisches System für
ein Nutzfahrzeug bzw. einen Ackerschlepper, das eine
elektronische Steuereinheit 1 und hydraulische Kompe
nenten 2a, 2b, 2c, 3 aufweist, über die Aggregate des
Ackerschleppers bzw. Kraftheber ansteuerbar sind. Die
hydraulischen Komponenten 2a, 2b, 2c, 3 sind in Kom
ponentengehäusen 20a, 20b, 20c, 30 in Scheibenbauwei
se aufgenommen und zu einem Steuerblock zusammenge
fügt.
Die hydraulischen Komponenten können die Richtung
und die Größe des Volumenstroms oder den Druck im Hy
drosystem beeinflussen. D.h. sie können Druck-,
Strom- oder Wegeventilanordnungen beinhalten. Im vor
liegenden Ausführungsbeispiel werden für die Ventil
anordnungen allgemein die Bezugszeichen 2a, 2b, 2c
und 3 verwendet.
Die in Scheibenform ausgebildeten Ventilanordnun
gen 2a, 2b, 2c, 3 haben außer in Dickerichtung D
(siehe Fig. 2) im wesentlichen die gleichen Außenab
messungen A, B (siehe Fig. 1), damit diese modular
zusammengesetzt werden können. Hydraulische An
schlüsse 31a-31d, d. h. Druckanschluß, Steueranschluß,
Ablaufanschluß und Leckanschluß, können über eine
entsprechende Gestaltung der Anschlußbilder zwischen
den Ventilen innerhalb der Ventilbaugruppe vorgesehen
werden und münden in den Außenflächen der Ventil
scheiben. Arbeitsanschlüsse 21, 22 sind gemäß Fig. 1
an der oberen Seitenfläche der Ventilscheibe ausge
bildet und dienen der Herstellung der hydraulischen
Verbindung mit den Verbrauchern. Diese können über
Schlauchkupplungen angeschlossen werden, die über He
bel betätigbar sind. Diese Befestigungshebel sind so
angeordnet, daß keine Kollision mit den Kabel auf
tritt. Somit wird einer Kabelübermüdung durch Kontakt
mit den Hebeln vorgebeugt.
Wie es im unteren Abschnitt von Fig. 1 gezeigt
ist, befinden sich an den Ventilscheiben Elektroma
gnete, die bei Betrachtung von Fig. 1 im unteren Ab
schnitt nebeneinander (23 und 24) oder an den seitli
chen Abschnitten entgegengesetzt zueinander (33 und
34) ausgebildet sind und über Ventile der in den Ven
tilscheiben aufgenommenen Ventilanordnungen betätig
bar sind. Diese Elektromagneten 33, 34 bzw. 23, 24
werden jeweils über eine Ader der Kabellitze 11 be
stromt.
Die Ventilscheibe 3 der zumindest zwei Ventil
scheiben bildet eine Stirnseite des Steuerblocks.
Über die Steuerfunktion hinaus dient diese zur hy
draulischen Ankopplung des elektrohydraulischen Sy
stems an die gesamte hydraulische Anlage. Zu diesem
Zweck weist die Ventilscheibe hydraulische Anschlüsse
31a bis 31d auf, die die Funktion haben, die hydrau
lische Verbindung mit dem Druckanschluß, Steueran
schluß, Ablaufanschluß bzw. Leckanschluß der Ventile
2a, 2b, 2c gesteuert herzustellen. Diese Anschlüsse
31 sind in der Stirnwand 35 der Ventilscheibe 3 aus
gebildet.
Ferner sind Sensoranschlüsse 32a, 32b und 32c an
der Oberseite und der Unterseite dieser hydraulischen
Komponente 3 ausgebildet, wie es in den Fig. 2 und 3
gezeigt ist. An diesen Sensoranschlüsse liegt das
Ausgangssignal von Sensoren zur Erfassung von Parame
tern im elektrohydraulischen System an. Diese Signale
können aus dem elektrohydraulischen System herausge
führt werden und weiterverarbeitet werden. Vorzugs
weise liegen die Sensoranschlüsse 32a und 32b an der
zu den anderen elektrischen Anschlüssen entgegenge
setzten Seite, um die gegenseitige Beeinflussung von
Kabeln zur Stromversorgung der Magnete und von Kabeln,
die Sensorsignal führen, zu vermeiden.
Die Kabellitze 11 der Elektromagneten 23, 24 und
33, 34 der Ventilscheiben 2 und 3 laufen in einer
elektronischen Steuereinheit 1 zusammen. Diese Steu
ereinheit 1 befindet sich an der zur Ventilscheibe 3
entgegengesetzten Stirnfläche des Steuerblocks und
steuert die Betätigung der Elektromagnete 23, 24 und
33, 34 und damit die der Ventile 2a, 2b, 2c und 3.
Die Steuereinheit 1 kann über eine einzige Steckver
bindungseinrichtung mit einem Kabelbaum verbunden
werden, der den Kontakt mit den Bedienelementen, z. B.
dem Sollwertgeber, der Programmiereinrichtung, der
Fehlersucheinrichtung u. a., herstellt. Dieser Kabel
baum kann Teil eines Bussystems sein, das die Verbin
dung zu einem Leitsystem sicherstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung sind die Elektromagnete nur mit je einer Ader
der Kabellitze 11 mit der Steuereinheit 1 verbunden.
Die Masse wird dabei durch den Ventilblock gebildet,
der wiederum mit der Masse der Steuereinheit 1 und
der Masse des Elektromagneten 23, 24 und 33, 34 ver
bunden ist. Dadurch wird der Verdrahtungsaufwand hal
biert.
Auch durch die Anordnung der Magnete 23, 24 bzw.
33, 34 an den Ventilscheiben 2a, 2b, 2c, 3 kann die
Litzenlänge beeinflußt werden. Wenn sich sowohl der
Kabelanschluß für die Steuereinheit 1 als auch der
für die Magnete an der gleichen Fläche des elektrohy
draulischen Systems befindet, ist nur ein minimaler
Verkabelungsaufwand erforderlich. Dabei ist es zu be
vorzugen, daß die paarweise angeordneten Magnete 23,
24 bzw. 33, 34 an der gleichen Seitenfläche oder zu
mindest an zwei benachbarten Seitenflächen vorgesehen
werden.
Die Abmessungen A und B können gleich groß sein,
um zu ermöglichen, daß die Steuereinheit 1 in Abhän
gigkeit von der Anordnung der Magnete 23, 24 bzw. 33,
34 um 90° gedreht vorgesehen werden kann und trotzdem
die Blockanordnung möglich ist. Es ist zu bevorzugen,
daß die Kabel der Steuereinheit 1 an der Seite aus
dem Gehäuse 12 der Steuereinheit 1 herausführen, an
der die größte Anzahl an Magnetanschlüssen der Ven
tilscheiben 2a, 2b, 2c, 3 vorgesehen ist.
Um das Eindringen von Strahlwasser in die Steuer
einheit 1 zu vermeiden, weist diese ein metallisches
Schutzgehäuse 12 auf, das dicht ausgeführt ist. Somit
kann die Steuereinheit nahe an den Ventilen 2a, 2b,
2c vorgesehen werden und gleichzeitig eine sichere
Funktion garantiert werden.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, können die Kabel
der Kabellitze 11 durch einen Deckel 13 aus der Steu
ereinheit 1 herausgeführt werden. Dadurch braucht nur
der Deckel 13, in dem die Kabel abgedichtet vorgese
hen sind, gegenüber dem Gehäuse 12 gegen das Eindrin
gen von Fluid dicht gestaltet werden.
Mit diesem elektrohydraulischen System wird eine
einbaufertige Vorrichtung geschaffen, die an belie
bige Anwendungsfälle anpaßbar ist und eine kunden
orientierte Zusammenstellung von Einzelfunktionen ge
stattet. Es wird modular gearbeitet und gleichzeitig
der Verdrahtungsaufwand und der Umfang der Ansteuer
elektronik minimiert. Ferner trägt die vorliegende
Erfindung dem Kompaktheitsgebot in der Mobilhydraulik
Rechnung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf
ein elektrohydraulisches System für mobile Arbeitsma
schinen, bei dem hydraulische Komponenten zur Beein
flussung eines Fluidstroms durch eine elektronische
Steuereinheit angesteuert werden, die sich körperlich
an diesen hydraulischen Komponenten befindet. Durch
diese Anordnung verringert sich der Verdrahtungsauf
wand und erhöht sich die Funktionsdichte der hydrau
lischen Baugruppe.
Bei im wesentlichen gleichen Außenabmessungen
können durch den Einsatz verschiedener Hydraulikmodu
le Lösungen speziell auf einen Kunden zugeschnitten
werden.
Ferner kann durch die Verwendung der metallischen
Bauteile als Masse der Verdrahtungsaufwand weiter ge
senkt werden.
Claims (7)
1. Elektrohydraulisches System für mobile Ar
beitsmaschinen mit:
zumindest zwei hydraulischen Komponenten (2a, 2b, 2c; 3) in Scheibenform, die zu einem Steuerblock (200) zu sammengefaßt sind, und
einer elektronischen Steuereinheit (1) zur An steuerung von Betätigungselementen für die hydrauli schen Komponenten (2a, 2b, 2c; 3),
dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (1) in Scheiben form ausgebildet ist und an die Komponentenscheiben (2a, 2b, 2c; 3) angeflanscht ist.
zumindest zwei hydraulischen Komponenten (2a, 2b, 2c; 3) in Scheibenform, die zu einem Steuerblock (200) zu sammengefaßt sind, und
einer elektronischen Steuereinheit (1) zur An steuerung von Betätigungselementen für die hydrauli schen Komponenten (2a, 2b, 2c; 3),
dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (1) in Scheiben form ausgebildet ist und an die Komponentenscheiben (2a, 2b, 2c; 3) angeflanscht ist.
2. Elektrohydraulisches System nach Anspruch 1,
bei dem die Hydraulikkomponentenscheiben (2a, 2b, 2c; 3)
und die Steuereinheit-Scheibe (1) im wesentlichen
gleiche Außenabmessungen (A, B) haben.
3. Elektrohydraulisches System nach Anspruch 1
oder 2, bei dem die elektronische Steuereinheit (1)
ein dichtes metallisches Gehäuse aufweist.
4. Elektrohydraulisches System nach Anspruch 3,
bei dem der Masseanschluß durch das metallische Ge
häuse der Hydraulikkomponenten (2a, 2b, 2c; 3) und der
elektronischen Steuereinheit (1) gebildet wird.
5. Elektrohydraulisches System nach Anspruch 3
oder 4, bei dem die Durchführung der elektrischen
Verbindungseinrichtung (11), die die elektronische
Steuereinheit (1) und die Hydraulikkomponenten (2a, 2b,
2c; 3) miteinander verbindet, durch das metallische Ge
häuse bezüglich Strahlwasser dicht ist.
6. Elektrohydraulisches System nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine
Kopplungseinrichtung, über die der Anschluß an ein
Bediengerät zur Ansteuerung der Steuereinheit er
folgt.
7. Elektrohydraulisches System nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, an dem zumindest eine Kopp
lungseinrichtung (32a, 32b, 32c) vorgesehen ist, über die
die elektrische Verbindungen mit Sensoren erfolgt.
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