VENTILSTEUERVORRICHTUNG FÜR EIN FAHRZEUG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, mit einer Kontrolleinheit zur Ansteuerung eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils, wobei die Kontrolleinheit bei Aktivierung eines Selbstkalibrierungsmodus ein dem elektromagnetisch betätigbaren Ventil zugeordnetes Identifikationsmerkmal abfragt, einen dem abgefragten Identifikationsmerkmal entsprechenden Ventiltyp ermittelt, und einen dem ermittelten Ventiltyp zugeordneten Steueralgorithmus zur Ansteuerung des elektromagnetisch betätigbaren Ventils auswählt.

[0002] Eine derartige Ventilsteuervorrichtung in Gestalt eines Systems zur Identifizierung der Konfiguration eines mit unterschiedlichen Ventilen bestückbaren Ventilträgersystems wurde beispielsweise von der Firma Bosch Rexroth auf der Hannover Messe im Jahre 2009 vorgestellt. Das Ventilträgersystem weist eine Vielzahl von Grundplatten zur Aufnahme der Ventile auf, wobei jede der Grundplatten eine Antenne trägt, mittels derer ein dem jeweiligen Ventil zugeordneter RFID-Transponder auslesbar ist. Jeder der RFID-Transponder überträgt hierbei einen für den jeweiligen Ventiltyp charakteristischen Datensatz, sodass ein unmittelbarer Rückschluss auf die derzeitige Bestückung des Ventilträgersystems möglich ist. Aufgrund der Verwendung der RFID-basierten Datenabfrage ist die bekannte Ventilsteuervorrichtung vergleichsweise aufwendig im Aufbau.

[0003] Aus der US 5 012 415 A geht ferner ein elektronisches Steuersystem für eine Anhängevorrichtung eines Traktors hervor. Die Anhängevorrichtung ist von herkömmlicher Bauart und weist mittels hydraulischer Zylinder verschwenkbare Hubarme zur Betätigung zugehöriger Unterlenker auf, wobei die momentane Stellung der Hubarme mittels eines Drehwinkelsensors erfasst wird. Die hydraulischen Zylinder sind mittels zweier elektrisch betätigbarer Ventile mit Druck beaufschlagbar. Die Steuerung der Ventile erfolgt über einen in dem Traktor angeordneten Bedienhebel, dessen Stellung mittels eines Bedienhebelsensors erfasst und in entsprechende Signale zur Betätigung der Ventile umgesetzt wird. Zur Kalibrierung des Drehwinkelsensors werden die hydraulischen Zylinder entlang ihres gesamten Stellwegs verfahren, wobei die beim Erreichen zugehöriger Endanschläge auftretenden Sensorspannungen erfasst und nach erfolgter Digitalisierung in einem elektronischen Speicher abgelegt werden. Gemäß einer möglichen Weiterbildung des Steuersystems wird zusätzlich ein zur Überwindung einer Ventilvorspannung erforderlicher Steuerstrom bestimmt und abgespeichert, um diesen einem im Normalbetrieb kommandierten Steuerstrom hinzuzufügen.

[0004] In der US 2006/0009925 A1 ist zudem ein Verfahren zur Zweikanal-Steuerung eines elektrisch betätigbaren Ventils offenbart, bei dem ein erstes Steuersignal entsprechend einer auf das Ventil auszuübenden Losbrechkraft sowie ein zweites Steuersignal entsprechend einer auf das Ventil auszuübenden und über die Losbrechkraft hinausgehenden Steuerkraft erzeugt wird, wobei die beiden Steuersignale derart überlagert werden, dass sich schwankende Losbrechkräfte des Ventils kompensieren lassen, mithin die eigentliche Steuerung des Ventils auf Grundlage des zweiten Steuersignals unberührt bleibt. Die jeweils auszuübenden Losbrechkräfte werden hierbei als bekannt vorausgesetzt, wobei deren Ermittlung auf empirischen Wege erfolgt.

[0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilsteuervorrichtung der eingangs genannten Art im Sinne einer Verringerung des baulichen Aufwands auszubilden.

[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Ventilsteuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0007] Die Ventilsteuervorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, umfasst eine Kontrolleinheit zur Ansteuerung eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils, wobei die Kontrolleinheit bei Aktivierung eines Selbstkalibrierungsmodus ein dem elektromagnetisch betätigbaren Ventil zugeordnetes Identifikationsmerkmal abfragt, einen dem abgefragten Identifikationsmerkmal entsprechenden Ventiltyp ermittelt, und einen dem ermittelten Ventiltyp zugeordneten Steueralgorithmus zur Ansteuerung des elektromagnetisch betätigbaren Ventils auswählt. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Identifikationsmerkmal um einen charakteristischen Stellweg einer zur elektromagnetischen Betätigung des Ventils vorgesehenen Stelleinheit.

[0008] Die Stelleinheit kann beispielsweise als elektrisch steuerbarer Aktuator in Gestalt eines Schrittmotors ausgebildet sein, der über einen zugehörigen Antriebsmechanismus mit einem dem Ventil zugeordneten Ventilschieber in Verbindung steht. Der in einem Ventilblock geführte Ventilschieber lässt sich mittels des Aktuators in verschiedene Positionen verbringen, wobei jede der Positionen einer bestimmten Ventilstellung entspricht. Der von dem Ventilschieber zwischen den verschiedenen Positionen zu durchfahrende Stellweg ist hierbei charakteristisch für den jeweiligen Ventiltyp, erlaubt also dessen eindeutige Identifizierung.

[0009] An die Ermittlung des charakteristischen Stellwegs selbst werden keine besonderen Anforderungen gestellt. Handelt es sich bei dem Aktuator um einen Schrittmotor, so lässt sich der charakteristische Stellweg unmittelbar aus der Anzahl der von dem Schrittmotor zum vollständigen Durchfahren des Stellwegs benötigten Schritte ableiten. Zusätzlich oder alternativ ist jedoch auch die Verwendung eines den Stellweg erfassenden Positionssensors denkbar.

[0010] Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung vereinfacht nicht nur eine Erstkonfiguration eines in einem Fahrzeug vorgesehenen Hydrauliksystems für den Fall einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden Ventiloptionen, sondern auch einen späteren Austausch des Ventiltyps im Rahmen von Wartungs- oder Revisionsarbeiten. Die verschiedenen Ventiltypen sowie deren zugehörige Identifikationsmerkmale bzw. Steueralgorithmen sind hierbei tabellarisch in einer der Kontrolleinheit zugeordneten Speichereinrichtung abgelegt. Nach abgeschlossener Konfiguration des Hydrauliksystems wird der Selbstkalibrierungsmodus verlassen und die Ventilsteuervorrichtung in einen für den Normalbetrieb des Hydrauliksystems vorgesehenen Normalbetriebsmodus versetzt.

[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0012] Vorzugsweise ermittelt die Kontrolleinheit den charakteristischen Stellweg anhand vorgegebener Referenzpositionen des von der Stelleinheit umfassten Betätigungsgebers. Bei dem Betätigungsgeber kann es sich beispielsweise um eine mit dem Ventilschieber verbundene Zahnstange handeln, die in Eingriff mit einem Zahnradantrieb des Schrittmotors steht. Die Zahnstange sowie der aus einem oder mehreren Zahnrädern bestehende Zahnradantrieb sind Bestandteil des von der Stelleinheit umfassten Antriebsmechanismus.

[0013] Jeder der Referenzpositionen des Betätigungsgebers entspricht hierbei eine bestimmte Ventilstellung. Betätigungsgeber und Ventilschieber sind mittels eines Splints oder dergleichen lösbar miteinander verbunden, können jedoch auch als bauliche Einheit ausgebildet sein.

[0014] Die vorgegebenen Referenzpositionen sind insbesondere durch einen oder mehrere mechanische Endanschläge und/oder eine definierte Neutralstellung des Betätigungsgebers und/oder des mit dem Betätigungsgeber verbundenen Ventilschiebers gebildet. In diesem Fall ergibt sich der charakteristische Stellweg des Ventils unmittelbar aus dem zwischen den beiden Endanschlägen bzw. aus dem zwischen zumindest einem der Endanschläge und der definierten Neutralstellung vom Betätigungsgeber und/oder Ventilschieber zu durchfahrenden Betätigungsweg.

[0015] Hierbei ist es möglich, dass die Kontrolleinheit das Erreichen der mechanischen Endanschläge durch Erfassung eines an der Stelleinheit auftretenden Lastanstiegs erkennt. Der Lastanstieg lässt sich beispielsweise aufgrund eines bei Erreichen des Endanschlags zunehmenden Strombedarfs des Schrittmotors ermitteln.

[0016] Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung für ein Fahrzeug.

[0017] Bei dem Fahrzeug handelt es sich im vorliegenden Fall um ein nicht dargestelltes landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, insbesondere einen Traktor, eine Erntemaschine, einen Feldhäcksler oder dergleichen.

[0018] Die in dem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug angeordnete Ventilsteuervorrichtung 10 umfasst eine Kontrolleinheit 12 zur Ansteuerung eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils 14 sowie eine mit der Kontrolleinheit 12 über eine Steuerleitung 16 in Verbindung stehende Stelleinheit 18. Die Stelleinheit 18 ist beispielsgemäß als elektrisch steuerbarer Aktuator in Gestalt eines Schrittmotors 20 ausgebildet, der über einen zugehörigen Antriebsmechanismus 22 mit einem dem Ventil 14 zugeordneten Ventilschieber 26 in Verbindung steht. Schrittmotor 20 und Antriebsmechanismus 22 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 24 untergebracht. Der in einem Ventilblock 28 geführte Ventilschieber 26 lässt sich mittels des Schrittmotors 20 in verschiedene Positionen verbringen, wobei jede der Positionen einer bestimmten Ventilstellung entspricht.

[0019] Der von dem Ventilschieber 26 zwischen den verschiedenen Positionen zu durchfahrende Stellweg ist charakteristisch für den jeweiligen Ventiltyp, erlaubt also dessen eindeutige Identifizierung zum Zwecke der Selbstkalibrierung eines damit ausgestatteten Hydrauliksystems. Mit anderen Worten bildet der charakteristische Stellweg ein dem verwendeten Ventil 14 eindeutig zugeordnetes Identifikationsmerkmal.

[0020] Zur Selbstkalibrierung des Hydrauliksystems ermittelt die Kontrolleinheit 12 den charakteristischen Stellweg anhand vorgegebener Referenzpositionen eines von der Stelleinheit 18 umfassten Betätigungsgebers 30. Bei dem Betätigungsgeber 30 handelt es sich um eine mit dem Ventilschieber 26 verbundene Zahnstange 32, die in Eingriff mit einem Zahnradantrieb 34 des Schrittmotors 20 steht. Die Zahnstange 32 sowie der aus einem ersten und zweiten Zahnrad 36 und 38 bestehende Zahnradantrieb 34 sind Bestandteil des von der Stelleinheit 18 umfassten Antriebsmechanismus 22.

[0021] Jeder der Referenzpositionen des Betätigungsgebers 30 entspricht hierbei eine bestimmte Ventilstellung. Betätigungsgeber 30 und Ventilschieber 26 sind mittels eines Splints 40 oder dergleichen lösbar miteinander verbunden, können jedoch auch als bauliche Einheit ausgebildet sein.

[0022] An dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich abweichend von der dargestellten Ausgestaltung des Schrittmotors 20 als Drehwinkelgeber grundsätzlich auch um einen Linearweggeber handeln kann. In diesem Fall können Zahnstange 32 und Zahnradantrieb 34 zur Betätigung des Ventilschiebers 26 entfallen. Der Antriebsmechanismus 22 ist dann typischerweise als von dem Schrittmotor 20 angetriebene Trapezschraube ausgebildet.

[0023] Die vorgegebenen Referenzpositionen sind beispielsgemäß durch einen ersten mechanischen Endanschlag 42 des Betätigungsgebers 30 sowie einen zweiten Endanschlag 44 des Ventilschiebers 26 gebildet. In diesem Fall ergibt sich der charakteristische Stellweg des Ventils 14 unmittelbar aus dem zwischen den beiden Endanschlägen 42 und 44 vom Betätigungsgeber 30 bzw. Ventilschieber 26 zu durchfahrenden Betätigungsweg. Optional können die vorgegebenen Referenzpositionen auch durch einen einzelnen der mechanischen Endanschläge 42 oder 44 in Verbindung mit einer definierten Neutralstellung des Betätigungsgebers 30 bzw. Ventilschiebers 26 gebildet sein.

[0024] Die Kontrolleinheit 12 erkennt das Erreichen des jeweiligen mechanischen Endanschlags 42 bzw. 44 durch Erfassung eines an der Stelleinheit 18 auftretenden Lastanstiegs. Der Lastanstieg wird von der Kontrolleinheit 12 aufgrund eines bei Erreichen des Endanschlags 42 bzw. 44 zunehmenden Strombedarfs des Schrittmotors 20 ermittelt.

[0025] Zur Selbstkalibrierung des Hydrauliksystems fragt die Kontrolleinheit 12 bei Aktivierung eines Selbstkalibrierungsmodus in einem ersten Schritt den charakteristischen Stellweg des Ventils 14 ab. Hierzu wird der Betätigungsgeber 30 durch entsprechende Ansteuerung der Stelleinheit 18 bzw. des von dieser umfassten Schrittmotors 20 zunächst an den ersten mechanischen Endanschlag 42 herangefahren. Danach wird der Betätigungsgeber 30 an den zweiten mechanischen Endanschlag 44 herangefahren. Der charakteristische Stellweg wird von der Kontrolleinheit 12 durch Erfassung der Anzahl der Schritte, die der Schrittmotor 20 zum vollständigen Durchfahren des Stellwegs zwischen den beiden mechanischen Endanschlägen 40 und 42 benötigt, abgeleitet. Die Kontrolleinheit 12 ermittelt daraufhin in einem zweiten Schritt einen dem abgefragten charakteristischen Stellweg entsprechenden Ventiltyp. Auf dessen Grundlage wählt die Kontrolleinheit 12 schließlich in einem dritten Schritt einen dem ermittelten Ventiltyp zugeordneten Steueralgorithmus zur Ansteuerung des elektromagnetisch betätigbaren Ventils 14 aus.

[0026] Die Ventilsteuervorrichtung 10 vereinfacht nicht nur eine Erstkonfiguration des in dem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug vorgesehenen Hydrauliksystems für den Fall einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden Ventiloptionen, sondern auch einen späteren Austausch des Ventiltyps im Rahmen von Wartungs- oder Revisionsarbeiten. Die verschiedenen Ventiltypen sowie deren zugehörige Identifikationsmerkmale bzw. Steueralgorithmen sind hierbei tabellarisch in einer der Kontrolleinheit 12 zugeordneten Speichereinrichtung 46 abgelegt. Nach abgeschlossener Konfiguration des Hydrauliksystems wird der Selbstkalibrierungsmodus verlassen und die Ventilsteuervorrichtung 10 in einen für den Normalbetrieb des Hydrauliksystems vorgesehenen Normalbetriebsmodus versetzt.

Ansprüche

1. Ventilsteuervorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, mit einer Kontrolleinheit (12) zur Ansteuerung eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils (14), wobei die Kontrolleinheit (12) bei Aktivierung eines Selbstkalibrierungsmodus ein dem elektromagnetisch betätigbaren Ventil (14) zugeordnetes Identifikationsmerkmal abfragt, einen dem abgefragten Identifikationsmerkmal entsprechenden Ventiltyp ermittelt, und einen dem ermittelten Ventiltyp zugeordneten Steueralgorithmus zur Ansteuerung des elektromagnetisch betätigbaren Ventils (14) auswählt, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Identifikationsmerkmal um einen charakteristischen Stellweg einer zur elektromagnetischen Betätigung des Ventils (14) vorgesehenen Stelleinheit (18) handelt.

2. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (12) den charakteristischen Stellweg anhand vorgegebener Referenzpositionen eines von der Stelleinheit (18) umfassten Betätigungsgebers (30) ermittelt.

3. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Referenzpositionen durch einen oder mehrere mechanische Endanschläge (40, 42) und/oder eine definierte Neutralstellung des Betätigungsgebers (30) und/oder eines mit dem Betätigungsgeber (30) verbundenen Ventilschiebers (26) gebildet sind.

4. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (12) das Erreichen der mechanischen Endanschläge (40, 42) durch Erfassung eines an der Stelleinheit (18) auftretenden Lastanstiegs erkennt.

5. Fahrzeug, insbesondere landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, mit einer Ventilsteuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

Claims

1. Valve control apparatus for a vehicle, in particular an agricultural utility vehicle, having a control unit (12) for actuating an electromagnetically actuable valve (14), the control unit (12) retrieving an identification feature which is assigned to the electromagnetically actuable valve (14) in the case of activation of a self-calibration mode, determining a valve type which corresponds to the retrieved identification feature, and selecting a control algorithm which is assigned to the determined valve type in order to actuate the electromagnetically actuable valve (14), characterized in that the identification feature is a characteristic actuating travel of an actuating unit (18) which is provided for electromagnetically actuating the valve (14) .

2. Valve control apparatus according to Claim 1, characterized in that the control unit (12) determines the characteristic actuating travel on the basis of predefined reference positions of an actuating encoder (30) which is included in the actuating unit (18).

3. Valve control apparatus according to Claim 2, characterized in that the predefined reference positions are formed by way of one or more mechanical end stops (40, 42) and/or a defined neutral position of the actuating encoder (30) and/or of a valve slide (26) which is connected to the actuating encoder (30).

4. Valve control apparatus according to Claim 3, characterized in that the control unit (12) identifies that the mechanical end stops (40, 42) have been reached by way of detection of a load increase which occurs on the actuating unit (18).

5. Vehicle, in particular agricultural utility vehicle, having a valve control apparatus (10) according to one of Claims 1 to 4.

Revendications

1. Dispositif de commande de soupape pour un véhicule, en particulier un véhicule utilitaire agricole, comprenant une unité de contrôle (12) pour commander une soupape (14) à commande électromagnétique, l'unité de contrôle (12), lors de l'activation d'un mode d'auto-calibrage, demandant une caractéristique d'identification associée à la soupape (14) à commande électromagnétique, déterminant un type de soupape correspondant à la caractéristique d'identification demandée, et sélectionnant un algorithme de commande associé au type de soupape déterminé pour commander la soupape (14) à commande électromagnétique, caractérisé en ce que la caractéristique d'identification est une course de réglage caractéristique d'une unité de réglage (18) prévue pour effectuer la commande électromagnétique de la soupape (14).

2. Dispositif de commande de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (12) détermine la course de réglage caractéristique à l'aide de positions de référence prédéfinies d'un transducteur d'actionnement (30) inclus dans l'unité de réglage (18).

3. Dispositif de commande de soupape selon la revendication 2, caractérisé en ce que les positions de référence prédéfinies sont formées par une ou plusieurs butées de fin de course mécaniques (40, 42) et/ou par une position neutre définie du transducteur d'actionnement (30) et/ou d'un coulisseau de soupape (26) connecté au transducteur d'actionnement (30).

4. Dispositif de commande de soupape selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (12) détecte la venue en butée contre les butées de fin de course mécaniques (40, 42) par détection d'une augmentation de charge se produisant au niveau de l'unité de réglage (18).

5. Véhicule, en particulier véhicule utilitaire agricole, comprenant un dispositif de commande de soupapes (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.

Zeichnung