EP4165332A2

EP4165332A2 - Ventilblock und verfahren zur reinigungsmediumversorgung sowie verwendung eines ventilblocks

Info

Publication number: EP4165332A2
Application number: EP21731430.1A
Authority: EP
Inventors: Stefan Disch; Armin Scholz; Jan Derjong
Original assignee: Kendrion Villingen GmbH
Current assignee: Kendrion Villingen GmbH
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2023-04-19
Also published as: WO2021254784A3; JP2023532195A; CN115698568A; US20230250892A1; DE102020115754A1; WO2021254784A2; US12345354B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventilblock (10) zur Verwendung in einer Reinigungsmediumversorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reinigungsmediumversorgung sowie eine Verwendung eines Ventilblocks (10). Der erfindungsgemäße Ventilblock (10) umfasst wenigstens einen Reinigungsmediumversorgungsanschluss (22), eine Mehrzahl von mit dem wenigstens einen Reinigungsmediumversorgungsanschluss (22) verbundenen Schaltventilen (24, 26), eine Steuereinheit (14), die ausgebildet ist, die Schaltventile (24, 26) abwechselnd individuell und/oder mehrere der Schaltventile (24, 26) gleichzeitig anzusteuern, und eine Positionserkennungseinheit, die ausgebildet ist, die Schaltstellung wenigstens eines Schaltventils (24, 26) sensorlos zu ermitteln.

Description

Ventilblock und Verfahren zur Reinigungsmediumversorgung sowie Verwendung eines Ventilblocks

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Ventilblock und ein Verfahren zur Reini gungsmediumversorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern sowie eine Verwendung.

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Versorgung mit ei nem Reinigungsmedium in verteilten Systemen. Reinigungsmedien wie beispielsweise eine Waschflüssigkeit oder Druckluft werden bei spielsweise in modernen Kraftfahrzeugen zur Reinigung der Front scheibe, der Heckscheibe, von Scheinwerfern, aber auch zur Reini gung der immer größer werdenden Anzahl von Sensoren benötigt, die dem Kraftfahrzeug im Rahmen sicherheitsrelevanter Fahrassistenz systeme Informationen über die Umgebung liefern. Dies können bei spielsweise, und nicht abschließend, Frontkameras und Rückkame ras sein, Abstandssensoren wie beispielsweise LIDAR (light detec- tion and ranging) oder LADAR (laser detection and ranging), und ge gebenenfalls Spurhalteassistenz-Sensoren unter anderem. Im Zuge der Entwicklung autonom fahrender Fahrzeuge wird die Anzahl der Sensoren weiter steigen. Die Sicherheit des Fahrzeugbetriebs hängt dabei auch von der Funktionstüchtigkeit der Sensoren ab.

Bislang werden die einzelnen Verbraucher jeweils über eigene Pum pen mit einem Reinigungsmedium versorgt, die im Bedarfsfall ange steuert werden. Obwohl entsprechende Pumpen inzwischen recht klein bauend realisiert werden, fügen sie dem Fahrzeug doch uner wünschtes zusätzliches Gewicht zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Versorgung verteilter Verbraucher mit einem oder mehreren Reinigungsmedien mit hoher Flexibilität, geringer Komplexität und geringem Gesamtgewicht zu er möglichen, und die Funktionssicherheit des Fahrzeugbetriebs auch bei einer steigenden Anzahl sicherheitsrelevanter Fahrassistenzsys teme bis hin zu autonomen Fahrzeugen zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch einen Ventilblock zur Verwendung in einer Reinigungsmediumversorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern ge löst, umfassend wenigstens einen Reinigungsmediumversorgungs anschluss, eine Mehrzahl von mit dem wenigstens einen Reinigungs mediumversorgungsanschluss verbundenen Schaltventilen, eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, die Schaltventile abwechselnd in dividuell und/oder mehrere der Schaltventile gleichzeitig anzusteu ern, und eine Positionserkennungseinheit, die ausgebildet ist, die Schaltstellung wenigstens eines Schaltventils sensorlos zu ermitteln. Damit verfügt der Ventilblock über die Funktionalität, die Schaltposi tion der Schaltventile ohne zusätzliche Sensoren zu erkennen. Bei den Schaltventilen handelt es sich um elektrisch angesteuerte Mag netventile. Die Schaltventile haben zwei definierte Positionen, in de nen Reinigungsmedium, beispielsweise eine Waschflüssigkeit oder Druckluft, entweder zu einem Verbraucher weitergeleitet wird oder auch nicht. Der unbestromte Ruhezustand ist üblicherweise ein Schließzustand, in dem ein Anker mittels einer Feder gegen einen Ventilsitz gepresst wird und das Ventil auf diese Weise schließt. Hierzu existieren verschiedene bekannte Konstruktionen. Bei Bestro- mung einer Spule des Schaltventils wird der Anker gegen die Feder- kraft vom Ventilsitz wegbewegt und das Ventil so geöffnet. Bei der sensorlosen Positionsermittlung erfüllt der Schaltmagnet gleichzeitig die Funktion als Aktor und Sensor, da die Änderung der Schaltposi tion und die Änderung der elektromagnetischen Eigenschaften des Schaltventils wechselweise voneinander abhängen. Die Positionser- kennungseinheit kann die elektromagnetischen Eigenschaften, ins besondere die Induktivität, des Ventilsystems messen und dadurch die Schaltposition erkennen.

Diese Funktionalität eröffnet die Möglichkeit der Selbstdiagnose des Reinigungssystems und damit die frühzeitige Erkennung von Proble men bis hin zum Systemausfall. Die sensorlose Positionserkennung im Ventilblock gewährleistet somit die funktionale Sicherheit des Fahrzeugs in Bezug auf die Verschmutzung von sicherheitsrelevan ten Sensoren.

In Ausführungsformen ist die Positionserkennungseinheit als Teil der Steuereinheit ausgebildet.

Zur Betriebssicherheit trägt bei, dass in Ausführungsformen wenigs- tens eines der Schaltventile als schaltbares Überdruckventil ausge bildet ist. Das schaltbare Überdruckventil dient der Sicherheit durch Entlastung des Reinigungssystems, wenn der Druck des Reinigungs mediums einen am Überdruckventil eingestellten Druck übersteigt. Das Reinigungsmedium wird dann aus dem Überdruckventil entweder in die Umgebung abgegeben oder in einen Reinigungsmediumsbe- hälter zurückgeführt. Da das Überdruckventil schaltbar ausgestaltet ist, kann die Steuereinheit das Überdruckventil auch in anderen Situ ationen öffnen, wenn dies betriebstechnisch geboten ist. Die Ausstat tung des schaltbaren Überdruckventils mit einer sensorlosen Positi onserkennung ermöglicht es dem System auch, zu erkennen, wenn das Überdruckventil sich öffnet, beispielsweise aufgrund eines Über drucks im Reinigungssystem.

Die Positionserkennungseinheit ist in Ausführungsformen ausgebil det, insbesondere mittels einer LED-Treibereinheit, in wenigstens ei- nen Strommesskreis, der eines oder mehrere der Schaltventile um fasst, ein, insbesondere pulsweitenmoduliertes, Messsignal mit meh reren Impulsen einzuspeisen, welches so bemessen ist, dass die Po sition des oder der Schaltventile nicht beeinflusst wird, und den Ver lauf der Stromstärke zu messen und mit einem oder mehreren Erwar- tungswerten zu vergleichen, die ein Maß dafür bilden, ob und wie viele der Schaltventile im Strommesskreis sich in einer geöffneten Stellung befinden. Wenn ein Stromimpuls in den Strommesskreis ein gespeist wird, der durch eine oder mehrere der Spulen der Schalt ventile führt, steigt der Strom, der durch den Messkreis fließt, auf- grund der Induktivität des Systems aus Spule und Anker mit einer Verzögerung an. Da der Anker in seinen verschiedenen Stellungen verschieden weit in die Spule hineinragt, ändert sich auch die Induk tivität des Systems. Dies wirkt sich darauf aus, wie schnell der An stieg des Messstroms im Messkreis verläuft. Je größer die Induktivität ist, desto langsamer verläuft der Stromanstieg. Der Verlauf bzw. der nach einer gewissen Zeit erreichte Wert des Stroms im Messkreis ist somit von der Position des Ankers in der Spule abhängig und kann mit zuvor ermittelten Werten verglichen werden.

Das Messsignal soll nicht so stark sein, dass der Anker in der Spule tatsächlich bewegt wird. Geeignete Impulsstärken können durch ge- eignete Messungen im Vorfeld des Einsatzes ermittelt werden. Eine besonders geeignete Form eines Messsignals ist eine Folge von schnellen und kurzen Pulsen, die jeweils für sich nur einen kurzen Stromanstieg bewirken, aber so dicht aufeinander folgen, dass sich ihre Wirkung in der Stromstärke im Messkreis zu einem Wert kumu- liert, der im Falle eines einzelnen Impulses zu einer Positionsverän derung führen würde, in der Abfolge von kurzen Impulsen aber nicht. Typische Werte sind hierzu 5 bis 15 Impulse, beispielsweise Recht eckimpulse, mit einer Frequenz von ca. 10 kFIz bis 100 kFIz bei einem Tastverhältnis von 20% bis 70%. Geeignete Werte hängen von den gewählten Spulen- und Ankerparametern ab und lassen sich in Ver suchen einfach ermitteln.

Die Messsignale können den eigentlichen Schaltsignalen von der Steuereinheit überlagert sein. Die Systemantwort der Messkreise auf die Messimpulse hängt nicht davon ab, ob ein Schaltventil gerade bestromt ist oder nicht, sondern nur von der Ankerposition. Diese kann von dem Bestromungszustand abweichen, wenn das Ventil eine Fehlfunktion hat. In Ausführungsformen ist zu jedem Schaltventil ein eigener Strom messkreis vorhanden, wobei die Messung in jedem Strommesskreis individuell, insbesondere in zyklischer Abfolge über die Schaltventile, oder bezüglich eines Summensignals aus allen Strommesskreisen er folgt, wobei insbesondere zum wenigstens einen schaltbaren Über- druckventil ein eigener Strommesskreis vorhanden ist, der auf die Position des wenigstens einen schaltbaren Überdruckventils hin aus gewertet wird. Die verschiedenen Varianten erfordern unterschiedlich ausgestattete Positionserkennungseinheiten. Wenn jedes Schaltven til einen eigenen Strommesskreis hat, kann die Positionserkennungs einheit entweder für jeden Strommesskreis eine eigene Messschal tung haben, oder es wird ein Summensignal gebildet, aus dem ermit- telt wird, ob 0, 1 , 2 oder mehr Schaltventile geöffnet sind. Da bekannt ist, welche Schaltventile zum Messzeitpunkt geöffnet sein sollten, lässt sich ermitteln, ob diese Schaltventile auch zuverlässig geöffnet sind. Im Normalfall werden nicht mehr als zwei Verbraucher gleich zeitig mit einem Reinigungsmedium versorgt, so dass diese kosten- sparende Ausführungsform ausreichend sein kann. Das schaltbare Überdruckventil wird allerdings vorzugsweise individuell überwacht, weil es für das Reinigungssystem an sich sicherheitsrelevant ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Ventilblock zur Ver- Wendung in einer Reinigungsmediumversorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern, umfassend wenigstens einen Reinigungsmediumver sorgungsanschluss, eine Mehrzahl von mit dem wenigstens einen Reinigungsmediumversorgungsanschluss verbundenen Schaltventi len und eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, die Schaltventile indi- viduell anzusteuern, wobei der Ventilblock insbesondere gemäß ei nem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel mit sensorloser Ven tilpositionserkennung ausgebildet ist, wobei der Ventilblock ein Ven tilverteilergehäuse mit dem wenigstens einen Reinigungsmediumver sorgungsanschluss und der Mehrzahl von mit dem wenigstens einen Reinigungsmediumversorgungsanschluss verbundenen Schaltventi len umfasst, sowie einen Deckel, in dem die elektronische Steuerein heit des Ventilblocks aufgenommen ist und der mit dem Ventilvertei lergehäuse zum Ventilblock zusammensetzbar ist. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung, der auch in Kombination mit dem ersten Aspekt der Erfindung bezüglich der zuvor beschriebenen sensorlosen Ventilpositionserkennung verwendet werden kann, wird anstelle eines verteilten Systems, bei dem jedem Verbraucher eine eigene Pumpe zugeordnet ist, ein Ventilblock eingesetzt, der die Ver sorgung der Verbraucher mit Reinigungsmedium zentralisiert. Der Ventilblock verfügt über einen Reinigungsmediumversorgungsan- Schluss, durch den ein oder mehrere Reinigungsmedien unter Druck in den Ventilblock eingeführt wird, sowie eine ausreichende Anzahl von Schaltventilen, die das oder die Reinigungsmedien an die ver schiedenen Verbraucher verteilen. Es reicht somit eine einzelne Hochdruckpumpe zur Versorgung aller Verbraucher mit Reinigungs- medium aus. Die Ansteuerung der Schaltventile erfolgt über die Steu ereinheit. Diese ist im Deckel des Ventilblocks untergebracht, der von dem Ventilverteilergehäuse abnehmbar ist, so dass auch die Wartung und Reparatur des Ventilblocks einfach realisiert werden kann. Die Verwendung des Ventilblocks als zentrale Schaltstelle für die Rei nigungsmediumversorgung sorgt auch für eine Gewichtsreduzierung, da der Ventilblock weniger wiegt als die Summe der eingesparten Pumpen. Zusätzlich kann auch Gewicht bezüglich der Verkabelung eingespart werden, da die eingesparten Pumpen nun auch nicht mehr mit eigenen elektrischen Kabeln versorgt werden müssen.

Der erfindungsgemäße Ventilblock verfügt gegebenenfalls über ein schaltbares Überdruckventil. Das Überdruckventil ist so ausgebildet, dass es sich bei Überschreiten eines voreingestellten Drucks auf der Seite des Reinigungsmediumversorgungsanschlusses öffnet und so zum Abbau des Drucks in der Reinigungsmediumversorgung führt. Dazu ist es beispielsweise in der Art eines Sicherheitsventils ausge bildet. Das Überdruckventil ist außerdem schaltbar ausgebildet, bei spielsweise als elektrisch betätigtes Magnetventil, so dass es eben- falls von der Steuereinheit angesteuert werden kann.

Dadurch, dass der erfindungsgemäße Ventilblock über eine eigene Steuereinheit verfügt, ist es möglich, den Ventilblock an verschiedene Umgebungen, beispielsweise Fahrzeugtypen oder Fahrzeugausstat tungen, anzupassen und entsprechend zu programmieren. Dazu kann die Steuereinheit beispielsweise über einen Flash-Speicher ver- fügen, der entsprechend der Belegung und Ansteuerung der einzel nen Ventile beschrieben wird. Auch andere Speichermöglichkeiten, die im Stand der Technik bekannt sind, sind hier einsetzbar.

Eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass elektrische Verbindungen zwischen der elektronischen Steuer einheit einerseits und der Mehrzahl von Schaltventilen, und insbe sondere dem schaltbaren Überdruckventil, andererseits über elektrisch leitende Federkontakte, insbesondere Kontaktfedern, her stellbar oder hergestellt sind oder werden. Diese Maßnahme sorgt für eine Vereinfachung sowohl der Fierstellung als auch der Wartung und Reparatur des Ventilblocks. Beim Lösen des Deckels von dem Ven tilverteilergehäuse löst sich die elektrische Verbindung eines solchen Federkontakts vollständig von alleine. Der Deckel kann vom Ventil verteilergehäuse abgenommen werden, ohne dass diese noch durch elektrische Kabel miteinander Zusammenhängen. Gleichzeitig sorgen die Federkontakte, insbesondere Kontaktfedern, die gegen entspre chende elektrisch leitfähige Kontaktflächen an der Platine der Steu ereinheit drücken, für eine sichere und unterbrechungsfreie elektri sche Kontaktierung, sobald der Deckel wieder auf das Ventilverteiler- gehäuse aufgesetzt wird und mit diesem verbunden wird.

In Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Verbindung des we nigstens einen Reinigungsmediumversorgungsanschlusses mit den Schaltventilen über wenigstens einen zentralen Versorgungskanal, der an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils Verbindungen, insbe sondere Wandungsöffnungen, zu den einzelnen Schaltventilen auf- weist, welche in zwei Reihen beidseitig des zentralen Versorgungs kanals angeordnet sind, wobei insbesondere mehrere Reinigungsme diumversorgungsanschlüsse und Versorgungskanäle für verschie dene Reinigungsmedien, insbesondere eine Waschflüssigkeit und Druckluft, vorgesehen sind, die mit verschiedenen Schaltventilen ver bunden sind. Die Schaltventile sind dabei vorzugsweise im Wesentli chen senkrecht zu einer Orientierung des zentralen Versorgungska nals angeordnet. Hiermit wird ein übersichtlicher und gleichzeitig kompakter Aufbau gewährleistet, der die Handhabung des Ventil- blocks vereinfacht. Da aufgrund der zweireihigen Anordnung kein Ventil innen liegt, sind alle Ventile per Hand gleich gut zu erreichen, um sie mit den Schläuchen zur Versorgung der Verbraucher zu ver binden. Gleichzeitig ist es dadurch, dass alle Schaltventile nach einer Seite hin orientiert sind, möglich, den Ventilblock in einem Fahrzeug so anzuordnen, dass alle Ausgänge auch bei Fahrzustandswechseln wie Beschleunigen, in Kurven oder beim Bremsen gleich gut ange steuert und mit einem Reinigungsmedium versorgt werden.

Bevorzugt wird das wenigstens eine schaltbare Überdruckventil axial und die übrigen Schaltventile radial mit einem Reinigungsmedium an geströmt. Das radiale Anströmen der Schaltventile mit dem Reini gungsmedium sorgt dafür, dass ein hoher Durchsatz erzielt werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein schaltbares Über druckventil mit dem Reinigungsmediumversorgungsanschluss ver- bunden und wird axial mit Reinigungsmedium angeströmt. Das axiale Anströmen des Überdruckventils unterstützt die Funktion des Über druckventils als Sicherheitsventil.

In Ausführungsformen unterscheiden sich die Schaltventile von dem Überdruckventil. So werden die Schaltventile mit einer ersten Feder kraft geschlossen gehalten und das wenigstens eine schaltbare Über druckventil wird mit einer zweiten Federkraft geschlossen gehalten, die größer ist als die erste Federkraft, und insbesondere einen ande ren Spulenkörper aufweist als die Schaltventile.

Die Federkraft für die Schaltventile kann gering gehalten sein, beson- ders wenn dies durch bauliche Maßnahmen unterstützt wird. In Aus führungsformen sind die Ventilanker der Schaltventile jeweils mit ei nem Zwischenraum im Schaltventil gelagert, der in Fluidverbindung mit dem Reinigungsmediumversorgungsanschluss steht und zum axial rückwärtigen Teil hin abgedichtet ist, der dem jeweiligen Reini- gungsmediumsausgang des Schaltventils entgegengesetzt angeord net ist, wobei das Fluid insbesondere auch auf die Rückseite des Ventilankers einwirkt, und/oder die Ventilanker der Schaltventile je weils einen Dichtkegel aufweisen. Die Schaltventile sollen im unbe stimmten Zustand geschlossen sein und verhindern, dass das Reini- gungsmedium zu den Verbrauchern gelangt. Dazu sind die Schalt ventile üblicherweise mit Federn ausgerüstet, die diese im unbe stimmten Zustand in Richtung auf einen Schließzustand drücken. Durch den Zwischenraum und insbesondere dadurch, dass auch die Rückseite des Ventilankers mit dem unter Druck stehenden Reini- gungsmedium belastet wird, wird ein zusätzlicher Druck in Richtung auf den Schließsitz ausgeübt, sodass die Federkraft relativ gering ausgelegt werden kann. Zusätzlich oder alternativ dazu erhöht die Ausbildung eines Teils des Ventilankers mit einem Dichtkegel die Dichtigkeit des Sitzes des Ventilankers in seiner abzudichten Öff- nung, so dass auch durch diese Maßnahme die aufzuwendende Fe derkraft gering gehalten werden kann.

Die Schaltventile sind in Ausführungsformen des Ventilblocks mit ein zeln verschweißbaren Ventilanschlüssen versehen oder versehbar, beispielsweise mit standardisierten Anschlusstüllen gleicher oder verschiedener Größen. Damit kann der Ventilblock ohne sonstige An- derungen an verschiedene Gegebenheiten des Systems flexibel an gepasst werden, beispielsweise verschiedene Verbraucher, die un terschiedliche Anforderungen an Menge und Druck des Reinigungs mediums haben.

Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinheit ausgebildet, meh rere der Schaltventile gleichzeitig zu schalten. Auf diese Weise kön nen mehrere Verbraucher gleichzeitig mit einem oder mehreren Rei nigungsmedien versorgt werden. Ferner kann die elektronische Steu- ereinheit so eingerichtet sein, dass sie die Hochdruckpumpe je nach Anforderungen so ansteuert, dass diese das Reinigungsmedium mit unterschiedlichen Drücken zum Ventilblock hin versorgt. Dann hat die elektronische Steuereinheit vorzugsweise eine Logik implementiert, die dafür sorgt, dass nur Verbraucher, die mit dem gleichen Druck angesteuert werden sollen, gleichzeitig mit dem Reinigungsmedium versorgt werden.

Bei einer besonders sicher zu bestückenden Ausführungsform des Ventilblocks ist die Seite des Ventilblocks, insbesondere des Ventil- Verteilergehäuses, an dem die Ventilanschlüsse angeordnet sind, mit einer orientierungsgebenden Strukturierung versehen, die spiegel- und rotations-asymmetrisch ist. Die Strukturierung dient als eine Ko dierung im Sinne eines „Poka Yoke“, so dass auch bei einer ansons ten symmetrischen Anordnung der Schaltventile über die Orientie- rung und Zuordnung der Schaltventile zu den einzelnen Verbrauchern keine Unklarheit verbleibt. Die Strukturierung ermöglicht eine leichte Codierbarkeit der Steckplätze und Schlauchtüllen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Reinigungsmediumversorgung mit einem zuvor be schriebenen erfindungsgemäßen Ventilblock gelöst, wobei eine Steu ereinheit des Ventilblocks einzelne oder mehrere der Schaltventile des Ventilblocks ansteuert, um diese zu öffnen oder zu schließen, wobei eine Positionserkennungseinheit die Schaltstellung wenigs tens eines Schaltventils sensorlos ermittelt, wobei die Positionser kennungseinheit insbesondere in wenigstens einen Strommesskreis, der eines oder mehrere der Schaltventile umfasst, ein, insbesondere pulsweitenmoduliertes, Messsignal mit mehreren Impulsen einspeist, welches so bemessen ist, dass die Position des oder der Schaltven tile nicht beeinflusst wird, den Verlauf der Stromstärke misst und mit einem oder mehreren Erwartungswerten vergleicht, die ein Maß dafür bilden, wie viele der Schaltventile im Strommesskreis sich in einer geöffneten Stellung befinden.

Dieses Verfahren weist die gleichen Eigenschaften, Vorteile und Merkmale auf wie der erfindungsgemäße zur sensorlosen Positions erkennung ausgebildete Ventilblock.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Verwendung eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ventil blocks in einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen System zur Reinigungsmediumversorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, gelöst, wobei insbesondere die Mehrzahl von Verbrauchern eine Mehrzahl von zu reinigenden Sen soren umfasst.

Auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Ventilblocks im erfin dungsgemäßen System zur Reinigungsmediumversorgung der Mehr zahl von Verbrauchern realisiert die zu den anderen Erfindungsge genständen beschriebenen Merkmale, Eigenschaften und Vorteile.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfin dungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombina tion mehrerer Merkmale erfüllen.

Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu ver stehen.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Be- zugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten aus drücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht des erfindungs gemäßen Ventilblocks im geöffneten Zustand,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Ventilblocks,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch den Ventilblock,

Fig. 4 eine weitere Schnittdarstellung durch den Ventilblock,

Fig. 5 eine weitere Schnittdarstellung durch den Ventilblock und

Fig. 6 Messsignalantworten auf ein Messsignal gemäß dem erfin dungsgemäßen Verfahren.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird. Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu ent nehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausfüh rungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines erfin dungsgemäßen Ventilblocks 10 gemäß einem Aspekt der Erfindung im geöffneten Zustand. Der Erfindungsaspekt der sensorlosen Posi tionserkennung an den Schaltventilen kann gleichzeitig verwirklicht sein und wird in Zusammenhang mit Fig. 6 unten beschrieben.

Im oberen Bereich der Figur 1 ist die Unterseite des Deckels 12 ge zeigt, in welchem eine Platine 15 einer elektronischen Steuereinheit 14 angeordnet ist, welche an ihrer Unterseite Kontaktflächen 17 auf weist, von denen nur zwei direkt bezeichnet sind. Weitere Paare von Kontaktflächen 17 sind auf den beiden langen Seiten der Platine 15 eingezeichnet. Der Deckel 12 weist ferner einen Anschluss 16, bei spielsweise eine Buchse mit (nicht dargestellten) Kontakten, auf.

Im unteren Teil der Figur 1 ist ein Ventilverteilergehäuse 20 gezeigt, in dessen Innenraum die perspektivische Darstellung hineinblickt. Darin sind acht Schaltventile 26 in zwei parallelen Reihen von jeweils vier Schaltventilen 26 sowie ein Überdruckventil 24 angeordnet, wel che an ihren Oberseiten jeweils zwei Kontaktfedern 30 aufweisen, die im geschlossenen Zustand des Ventilblocks 10 die Kontaktflächen 17 auf der Platine 15 der elektronischen Steuereinheit 14 kontaktieren und so elektrische Verbindungen hersteilen. An der Unterseite des Ventilverteilergehäuses 20 sind die an das Ventilverteilergehäuse 20 angeschweißten Anschlusstüllen 28 dargestellt. Diese können ver schiedene Maße aufweisen und sind bevorzugt standardisiert. Das Ventilverteilergehäuse 20 weist vier Befestigungspunkte 21 zur Befestigung in einem äußeren Rahmen auf. Die Schaltventile 26 sind ebenso wie das Überdruckventil 24 als Magnetventile ausgebildet. Die magnetischen Rückschlusselemente und Spulenkörper 38 sind in Figur 1 sichtbar. Gegenüber dem Überdruckventil 24 befindet sich kein Schaltventil. An dieser Stelle befindet sich an einer Unterseite verdeckt ein Reinigungsmediumversorgungsanschluss 22. In der Figur 2 ist der Ventilblock 10 der Figur 1 schematisch von der

Seite von außen dargestellt. Die Anschlusstüllen 28 sind diejenigen der Reihe von Schaltventilen 26, die auch das Überdruckventil 24 enthält. Die Anschlusstüllen 28 der anderen Reihe sind perspekti visch dahinter verdeckt angeordnet.

In der Figur 2 sind drei Schnittebenen A-A, B-B und C-C gezeigt, die die Schnitte definieren, die in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt sind. Der horizontale Schnitt in der von der Schnittebene A-A aufgespann ten Ebene ist in Figur 3 dargestellt und definiert den Schnitt durch den Teil des Ventilblocks 10, der einen zentralen Versorgungskanal 32 des Ventilblocks 10 umfasst. In diesem zentralen Versorgungska nal 32 mündet der Reinigungsmediumversorgungsanschluss 22 di rekt ein. Ein Reinigungsmedium, das durch den Reinigungsmedium versorgungsanschluss 22 in den Ventilblock 10 eingeleitet wird, bei- spielsweise eine Waschflüssigkeit, füllt als erstes den zentralen Ver sorgungskanal 32. Von dort gelangt das Reinigungsmedium durch die Wandungsöffnungen 34 in die ringförmigen Flohlräume der Schalt ventile 26, die radial angeströmt werden. Das Überdruckventil 24 wird anders als die Schaltventile 26 nicht radial angeströmt, sondern axial. In der gezeigten Schnittebene A-A besteht keine Verbindung zum

Überdruckventil 24. Ebenfalls ist in Figur 3 eine Strukturierung 52 an mehreren Stellen erkennbar, die der Vermeidung von Fehlern bei der Verbindung von Schläuchen für das Reinigungsmedium mit den Anschlusstüllen 28 dient. Diese Strukturierung ist nicht spiegelsymmetrisch und auch nicht rotationssymmetrisch, so dass über die Orientierung des Ven tilblocks 10 bei dem Vornehmen des Anschlusses an die zu den Ver brauchern führenden Schläuchen kein Zweifel bestehen kann.

Die Figur 4 zeigt einen ersten vertikalen Schnitt in der Schnittebene B-B des Ventilblocks 10 aus Figur 2. Diese Ebene schneidet denjeni gen Teil des Ventilblocks 10, in dem der Reinigungsmediumversor gungsanschluss 22 und das gegenüberliegende Überdruckventil 24 liegen. Der Reinigungsmediumversorgungsanschluss 22 mündet di rekt in den zentralen Versorgungskanal 32 und ist mit diesem ohne Flindernis verbunden. Der Hohlraum des zentralen Versorgungska nals 32, der über den Reinigungsmediumversorgungsanschluss 22 mit Reinigungsmedium unter Hochdruck gefüllt wird, mündet mit einer Öffnung am Ventilanker 40 des Überdruckventils 24 und beaufschlagt den Ventilanker 40 axial. Der Ventilanker kann in Kunststoff gelagert sein, ist mit einer Feder 46 federvorbelastet und öffnet sich, wenn der Druck des Reinigungsmediums im zentralen Versorgungskanal 32 die Gegenkraft der Feder 46 übersteigt. Mit der Anhebung des Ventilan kers 40 des Überdruckventils 24 wird die Verbindung zwischen dem zentralen Versorgungskanal 32 und dem mit einer Anschlusstülle 28 versehenen Überlaufanschluss hergestellt, so dass Reinigungsme dium durch den Überlaufanschluss abgegeben werden kann, bis der Druck des Reinigungsmediums den Schließdruck der Feder 46 wie der unterschreitet. Das Überdruckventil 24 ist gleichzeitig auch ein schaltbares Mag netventil. Dazu weist das Überdruckventil 24 auch einen Spulenkör per 36 und eine Spule 48 auf. Der Spulenkörper 36 umfasst die innen liegenden Teile, also unter anderem die Feder 46 und den Ventilan ker 40, einen Spulenkern 49 und auch ein magnetisches Rückschlus selement 50. So kann die elektronische Steuereinheit 14 des Ventil blocks 10 das Überdruckventil 24 auch dann öffnen und schließen, wenn kein unzulässiger Überdruck vorliegt. Dies kann beispielsweise erfolgen, um einen zweiten Reinigungsmediumvorratsbehälter zu be fallen. Das Rückschlusselement 50 kann als zweiteilige Rückschluss platte, insbesondere aus Gleichteilen, aufgebaut sein, was die Her stellung und den Zusammenbau erleichtert.

In Figur 5 ist ein Schnitt durch den Ventilblock 10 aus Figur 2 in der vertikalen Schnittebene C-C dargestellt, welche durch ein paar von Schaltventilen 26 verläuft. Die Schaltventile 26 sind strukturell gleich oder ähnlich aufgebaut wie das schaltbare Überdruckventil 24, sie unterscheiden sich jedoch in der Dimensionierung der einzelnen Ele mente von dem schaltbaren Überdruckventil 24, da sie eine andere Aufgabe haben als das Überdruckventil 24 und, im Unterschied zum Überdruckventil 24, radial angeströmt werden und nicht axial. Um den jeweiligen Ventilanker 40 herum weist jedes Schaltventil 26 einen Zwischenraum 42 auf, der sich um die Peripherie des Ventilankers 40 erstreckt und bis zur Oberseite des Ventilankers 40 reicht. Der Zwi schenraum 42 steht dauerhaft mit dem zentralen Versorgungskanal 32 in Verbindung und ist mit unter Hochdruck stehendem Reinigungs medium gefüllt. Da das Reinigungsmedium somit an der Oberseite des Ventilankers 40 in Schließrichtung Druck ausübt, ist die benötigte Federkraft der Federn 46 zur Schließung der Schaltventile 26 gering. Die Federn 46 können schwächer und kleiner ausgeführt sein als die Feder 46 im Überdruckventil 24. Damit ist eine „Self-sealed“-Funktion der Schaltventile 26 verwirklicht und die Leckage wird sehr gering gehalten. Die Unterseite des jeweiligen Ventilankers 40 drückt auf einen Reini gungsmediumsausgang 44, welcher in jeweils eine Anschlusstülle 28 mündet. Um die Dichtigkeit zu erhöhen und eine vergleichsweise ge ringe Federkraft für einen dichten Abschluss ausreichen zu lassen, ist der jeweilige Ventilanker 40 jeweils als Dichtkegel 41 konturiert, der einen sicheren und dichten Sitz auf der Öffnung des Reinigungs mediumsausgangs 44 gewährleistet. Wenn der jeweilige Ventilanker 40 angehoben wird durch Bestromung der jeweiligen Spule 48, dann wird die Verbindung zwischen dem zentralen Versorgungskanal 32 und dem Reinigungsmediumsausgang 44 des Schaltventils 26 freige geben, und das unter Flochdruck stehende Reinigungsmedium ge langt durch das Schaltventil 26 und den jeweiligen Ausgang zu dem mit dem Schaltventil 26 verbundenen Verbraucher. Die Schaltventile 26 können ebenso wie das Überdruckventil 24 in einer Leichtbauweise hergestellt sein, indem ausschließlich Kunst stoff verwendet wird, mit Ausnahme magnetflussführender Teile.

In Ergänzung zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 kann ein zweiter Reinigungsmediumversorgungsanschluss vorhanden sein, der beispielsweise für Druckluft als Reinigungsmedium ausgelegt ist. An diesen schließt sich dann ein zweiter zentraler Versorgungskanal an, der in den Schnittebenen B-B bzw. C-C der Fig. 4 und 5 oberhalb oder unterhalb des ersten zentralen Versorgungskanals 32 für ein Reinigungsmedium angeordnet und durch eine geeignete dreidimen sionale Strukturierung des Gehäuses hermetisch davon getrennt ist. Der zweite zentrale Versorgungskanal kann einen oder mehrere der Schaltventile mit Druckluft als zweitem Reinigungsmedium versor gen. Diese sind dann nicht mit dem ersten zentralen Versorgungska- nal 32 verbunden.

In Fig. 6 sind Messsignalantworten 4, 6 auf ein Messsignal 2 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Die horizontale Achse stellt die Zeitachse t dar, die vertikale Achse den Strom /, je weils in willkürlichen Einheiten. Das Messsignal 2 enthält eine Serie von 1 1 Strompulsen mit einem Tastverhältnis von ca. 40%. Die ein- zelnen Pulse haben eine Länge von ca. 5 bis 10 ps. Dieses Messsig nal 2 wird in einen Messkreis mit in diesem Fall einem Schaltventil eingespeist. Die Stromantworten 4, 6 zeigen ein typisches Verhalten für einen Schwingkreis, indem die Stromantwort 4, 6 innerhalb jedes Pulses ansteigt und in den Pausen zwischen den Pulsen absinkt. Das Ausmaß jedes Anstiegs übersteigt in jeder Periode das Ausmaß des Abklingens, so dass die Antwortsignale 4, 6 insgesamt ansteigen.

Die Stromantwort 4 steht für den Zustand eines geschlossenen Ven tils, die Stromantwort 6 für den Zustand eines offenen Ventils Die beiden Stromantworten sind bei den gewählten Parametern für die individuellen Impulse nach ca. 9 bis 1 1 Pulsen voneinander klar un terscheidbar, was auf die durch die Verschiebung des Ventilankers geänderte Induktivität des Messkreises zurückgeht. Dabei ist das Messsignal zu klein, um von selbst eine Änderung der Ankerposition des Ventilankers zu bewirken. Bei Messkreisen mit mehreren Schalt ventilen lässt sich auf diese Weise auch feststellen, ob sich zwei oder mehr Ventilanker in einer offenen Stellung befinden.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu ent- nehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausfüh rungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merk- male, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen. Bezuqszeichenliste

2 Messsignal

4 Stromantwort bei geschlossenem Ventil

6 Stromantwort bei offenem Ventil

10 Ventilblock

12 Deckel

14 elektronische Steuereinheit

15 Platine

16 Anschluss

17 Kontaktflächen

20 Ventilverteilergehäuse

21 Befestigungspunkte

22 Reinigungsmedium Versorgungsanschluss

24 schaltbares Überdruckventil

26 Schaltventil

28 Anschlusstülle

30 Kontaktfeder

32 zentraler Versorgungskanal

34 Wandungsöffnung

36 Spulenkörper des Überdruckventils

38 Spulenkörper der Schaltventile

40 Ventilanker

41 Dichtkegel

42 Zwischenraum

44 Reinigungsmediumsausgang

46 Feder

48 Spule

49 Spulenkern

50 magnetisches Rückschlusselement

52 Strukturierung

Claims

Patentansprüche

1. Ventilblock (10) zur Verwendung in einer Reinigungsmediumver sorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern, umfassend wenigs tens einen Reinigungsmediumversorgungsanschluss (22), eine Mehrzahl von mit dem wenigstens einen Reinigungsmediumver sorgungsanschluss (22) verbundenen Schaltventilen (24, 26), eine Steuereinheit (14), die ausgebildet ist, die Schaltventile (24, 26) abwechselnd individuell und/oder mehrere der Schaltventile (24, 26) gleichzeitig anzusteuern, und eine Positionserken nungseinheit, die ausgebildet ist, die Schaltstellung wenigstens eines Schaltventils (24, 26) sensorlos zu ermitteln.

2. Ventilblock (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserkennungseinheit als Teil der Steuereinheit (14) ausgebildet ist.

3. Ventilblock (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass wenigstens eines der Schaltventile (24, 26) als schalt bares Überdruckventil (24) ausgebildet ist.

4. Ventilblock (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Positionserkennungseinheit ausgebildet ist, insbesondere mittels einer LED-Treibereinheit, in wenigs tens einen Strommesskreis, der eines oder mehrere der Schalt ventile (24, 26) umfasst, ein, insbesondere pulsweitenmodulier tes, Messsignal (2) mit mehreren Impulsen einzuspeisen, wel ches so bemessen ist, dass die Position des oder der Schaltven tile (24, 26) nicht beeinflusst wird, und den Verlauf der Strom stärke (4, 6) zu messen und mit einem oder mehreren Erwar tungswerten zu vergleichen, die ein Maß dafür bilden, ob und wie viele der Schaltventile (24, 26) im Strommesskreis sich in einer geöffneten Stellung befinden.

5. Ventilblock (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Schaltventil (24, 26) ein eigener Strommesskreis vorhanden ist, wobei die Messung in jedem Strommesskreis in dividuell, insbesondere in zyklischer Abfolge über die Schaltven tile, oder bezüglich eines Summensignals aus allen Strommess kreisen erfolgt, wobei insbesondere zum wenigstens einen schaltbaren Überdruckventil (24) ein eigener Strommesskreis vorhanden ist, der auf die Position des wenigstens einen schalt baren Überdruckventils (24) hin ausgewertet wird.

6. Ventilblock (10) zur Verwendung in einer Reinigungsmediumver sorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern, umfassend wenigs tens einen Reinigungsmediumversorgungsanschluss (22), eine Mehrzahl von mit dem wenigstens einen Reinigungsmediumver sorgungsanschluss (22) verbundenen Schaltventilen (24, 26) und eine Steuereinheit (14), die ausgebildet ist, die Schaltventile (24, 26) individuell anzusteuern, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil block (10) ein Ventilverteilergehäuse (20) mit dem wenigstens einen Reinigungsmediumversorgungsanschluss (22) und der Mehrzahl von mit dem wenigstens einen Reinigungsmediumver sorgungsanschluss (22) verbundenen Schaltventilen (26) um fasst, sowie einen Deckel (12), in dem die elektronische Steuer einheit (14) des Ventilblocks (10) aufgenommen ist und der mit dem Ventilverteilergehäuse (20) zum Ventilblock (10) zusam mensetzbar ist.

7. Ventilblock (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Verbindungen zwischen der elektronischen Steuereinheit (14) einerseits und der Mehrzahl von Schaltventi len (24, 26) andererseits über elektrisch leitende Federkontakte, insbesondere Kontaktfedern (30), herstellbar oder hergestellt sind oder werden.

8. Ventilblock (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Verbindung des wenigstens einen Reini gungsmediumversorgungsanschlusses (22) mit den Schaltventi len (24, 26) über wenigstens einen zentralen Versorgungskanal (32) erfolgt, der an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils Ver bindungen, insbesondere Wandungsöffnungen (34), zu den ein zelnen Schaltventilen (24, 26) aufweist, welche in zwei Reihen beidseitig des wenigstens einen zentralen Versorgungskanals (32) angeordnet sind, wobei insbesondere mehrere Reinigungs mediumversorgungsanschlüsse (22) und Versorgungskanäle (32) für verschiedene Reinigungsmedien, insbesondere eine Waschflüssigkeit und Druckluft, vorgesehen sind, die mit ver schiedenen Schaltventilen (26) verbunden sind.

9. Ventilblock (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass das wenigstens eine schaltbare Überdruck ventil (24) axial und die übrigen Schaltventile (26) radial mit ei nem Reinigungsmedium angeströmt werden.

10. Ventilblock (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schaltventile (26) mit einer ersten Fe derkraft geschlossen gehalten werden und das wenigstens eine schaltbare Überdruckventil (24) mit einer zweiten Federkraft ge schlossen gehalten wird, die größer ist als die erste Federkraft, und insbesondere einen anderen Spulenkörper (36) aufweist als die Schaltventile (26).

11. Ventilblock (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanker (40) der Schaltventile (26) jeweils mit einem Zwischenraum (42) im Schaltventil (26) gela gert sind, der in Fluidverbindung mit dem Reinigungsmedium versorgungsanschluss (22) steht und zum axial rückwärtigen Teil hin abgedichtet ist, der dem jeweiligen Reinigungsmedium sausgang des Schaltventils (26) entgegengesetzt angeordnet ist, wobei das Fluid insbesondere auch auf die Rückseite des Ventilankers (40) einwirkt, und/oder die Ventilanker (40) der Schaltventile (26) jeweils einen Dichtkegel (41 ) aufweisen.

12. Ventilblock (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (26) mit einzeln ver schweißbaren Ventilanschlüssen (28) versehen oder versehbar sind.

13. Ventilblock (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite des Ventilblocks (10), insbeson dere des Ventilverteilergehäuses (20), an dem die Ventilan schlüsse (16) angeordnet sind, mit einer orientierungsgebenden Strukturierung (52) versehen ist, die Spiegel- und rotations asymmetrisch ist.

14. Verfahren zur Reinigungsmediumversorgung mit einem Ventil block (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine Steu ereinheit (14) des Ventilblocks (10) einzelne oder mehrere der Schaltventile (24, 26) des Ventilblocks (10) ansteuert, um diese zu öffnen oder zu schließen, wobei eine Positionserkennungs einheit die Schaltstellung wenigstens eines Schaltventils (24, 26) sensorlos ermittelt, wobei die Positionserkennungseinheit insbesondere in wenigstens einen Strommesskreis, der eines o- der mehrere der Schaltventile (24, 26) umfasst, ein, insbeson dere pulsweitenmoduliertes, Messsignal (2) mit mehreren Impul sen einspeist, welches so bemessen ist, dass die Position des oder der Schaltventile (24, 26) nicht beeinflusst wird, den Ver lauf der Stromstärke misst und mit einem oder mehreren Erwar tungswerten vergleicht, die ein Maß dafür bilden, wie viele der Schaltventile (24, 26) im Strommesskreis sich in einer geöffne ten Stellung befinden.

15. Verwendung eines Ventilblocks (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Reinigungsmediumversorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei ins besondere die Mehrzahl von Verbrauchern eine Mehrzahl von zu reinigenden Sensoren umfasst.