DE10147972B4 - Hydraulisches Neutralstart-Steuerventil für eine servogesteuerte variable hydraulische Verstelleinheit und Verfahren zum automatischen Sicherstellen eines Neutralzustands für Kaltstarts einer hydraulischen Einheit - Google Patents

Hydraulisches Neutralstart-Steuerventil für eine servogesteuerte variable hydraulische Verstelleinheit und Verfahren zum automatischen Sicherstellen eines Neutralzustands für Kaltstarts einer hydraulischen Einheit Download PDF

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Abstract

Hydraulisches Neutralstart-Steuerventil für eine servogesteuerte variable hydraulische Verstelleinheit, aufweisend:
ein Ventilgehäuse mit einer darin befindlichen Schieberbohrung, in der ein zylindrischer Ventilschieber gleitend beweglich angeordnet ist, wobei der Ventilschieber gegenüberliegende erste und zweite Enden umfasst,
eine erste Positionierfeder, die zwischen dem Ventilgehäuse und dem ersten Ende des Ventilschiebers angeordnet ist derart, dass sie den Ventilschieber in eine erste axiale Richtung mechanisch zwingt;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
einen Kolben (52), der in der Schieberbohrung (34, 50, 51, 48) in der Nähe des zweiten Endes (40) des Ventilschiebers (36) gleitend angeordnet ist, wobei der Kolben (52) eine Dichtungsfläche (58) darauf umfasst, die in der Schieberbohrung (34, 50, 51) angeordnet ist und zu dem zweiten Ende (40) des Ventilschiebers (36) gerichtet ist, wobei die Dichtungsfläche (58) des Kolbens (52) sich radial auswärts über den Radius des zweiten Endes (40) des Ventilschiebers (36) hinaus erstreckt, um einen Ringbereich (59) zu...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Neutralstart-Steuerventil für eine servogesteuerte variable hydraulische Verstelleinheit, aufweisend ein Ventilgehäuse mit einer darin befindlichen Schieberbohrung, in der ein zylindrischer Ventilschieber gleitend beweglich angeordnet ist, wobei der Ventilschieber gegenüberliegende erste und zweite Enden umfasst, eine erste Positionierfeder, die zwischen dem Ventilgehäuse und dem ersten Ende des Ventilschiebers angeordnet ist derart, dass sie den Ventilschieber in eine erste axiale Richtung mechanisch zwingt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Sicherstellen eines Neutralzustandes für Kaltstarts gemäß dem Patentanspruch 11.
  • Ein hydraulisches Neutralstart-Steuerventil ist aus der US 5 184 466 A bekannt. Es dient dort zum Steuern der Schrägscheibe einer hydraulischen Verstellpumpe, die zu einem geschlossenen hydraulischen Kreis mit einem Hydromotor gehört. Der Hydromotor dient zum Antrieb eines Fahrzeugs. Zum Verstellen der Hydropumpe ist eine hydraulische Stellvorrichtung vorgesehen, die als doppelt wirkender Kolben in einem zylindrischen Gehäuse aufgebaut ist. Der doppelt wirkende Kolben wird durch Druckfedern in seiner neutralen Mittelstellung gehalten. Ein Ende der Kolbenstange ist mit der Schrägscheibe der Hydropumpe mechanisch gekoppelt, während das andere Ende der Kolbenstange eine starre Verbindung mit dem Gehäuse eines Steuerventils hat. Auch das Steuerventil arbeitet mit einem Ventilschieber, der schwimmend in dem verschiebbaren Gehäuse gelagert ist und eine neutrale Mittelstellung hat. Die neutrale Mittelstellung wird durch Federn bestimmt. Der Ventilschieber kann durch Elektromagnete, bei bestimmten Betriebszuständen aber auch durch zwischengelagerte hydraulische Stellkolben aus seiner Mittelstellung in zwei entgegengesetzte ausgelenkte Stellungen verschoben werden. Je nach Endstellung des Ventilschiebers wird die Stellvorrichtung in der einen oder anderen Richtung betätigt, wodurch die Schrägscheibe der Hydropumpe in die eine oder andere Richtung ausgelenkt wird. Beim Verstellen der Stellvorrichtung wird das Gehäuse des Steuerventils mitgenommen und dadurch die ausgelenkte Stellung des Ventilschiebers allmählich wieder aufgehoben, wodurch eine ständiges Regulieren stattfindet.
  • Das bekannte Steuerventil steht damit in einem verhältnismäßig komplizierten Wirkzusammenhang mit der gesamten Fahrzeugsteuerung. Seine Zuverlässigkeit wird nur bei bester Ausführung gewährleistet sein. Ein derart kompliziertes Steuerventil lässt sich nicht ohne Weiteres in servogesteuerte Einheiten integrieren. Hinzu kommt noch, dass der Ventilschieber des bekannten Steuerventils stets gewissermaßen in einem labilen Gleichgewicht zwischen den auf seine beiden Enden einwirkenden Einrichtungen – Proportionalmagnete, zwischengelagerte hydraulische Stellkolben und Federn – steht. Die Verschiebbarkeit des Gehäuses und seine mechanische Kopplung mit der Stellvorrichtung wurde schon erwähnt.
  • Gerade bei Fahrzeugantrieben ist es von Bedeutung, dass die variable hydraulische Verstelleinheit wirklich und selbsttätig in eine neutrale Stellung gezwungen wird, wenn das Fahrzeug stillgesetzt oder ein Fahrbefehl unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes herabgesetzt wird.
  • Fahrzeuge weisen typischerweise eine begrenzte Höhe des zur Verfügung stehenden Starter-Drehmomentes auf. In hydrostatischen Einheiten steigt das Starter-Drehmoment in dramatischer Weise an, wenn das in der Einheit zum Einsatz kommende Öl kalt ist. Das Öl ist dann viskoser und bei niedrigen Temperaturen schwieriger zu bewegen. Der Start wird erleichtert, wenn die Schrägscheibe oder das Joch der hydraulischen variablen hydraulischen Verstelleinheit beim Start wirklich in einer exakten neutralen Stellung steht. Des Weiteren ist es aus Sicherheitsgründen auch wünschenswert, sicherzustellen dass sich die hydraulische Einheit beim Abschalten wirklich in einen neutralen Zustand bewegt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Neutralstart-Steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfacher Konstruktion zuverlässig und dauerhaft arbeitet, leicht in servogesteuerte Einheiten zu integrierten ist und bei dem der Umschaltvorgang auf unterschiedliche Steuerstellungen des Ventilschiebers schlagartig ohne Schwankungs- und Übergangszustände erfolgt, wobei insbesondere ein exaktes Einstellen der Neutralstellung beim Abschalten gewährleistet sein soll.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1.
  • In vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Steuerventil allein hydraulisch durch einen Signaldruck gesteuert. Anfällige elektrische Einrichtungen fallen weg. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Steuerventils ist vor allem der Kolben, der zunächst mit dem Ventilschieber in Berührung steht, sich aber beim Erreichen eines bestimmten Schwellenwertes des Signaldruckes von diesem löst, womit schlagartig eine erhöhte Stellkraft auf den Ventilkolben zur Einwirkung kommt. Es steht dann nämlich auf einmal die gesamte zweite Stirnfläche des Ventilschiebers für den Signaldruck zur Verfügung. Der Schaltzeitpunkt wird damit nicht allein durch die quantitative Änderung einer Größe (Höhe des Signaldrucks), sondern zusätzlich durch eine qualitative Änderung des Betriebszustandes (Freiwerden einer höheren Stellfläche) beeinflusst.
  • Wenn der Signaldruck einen Schwellenwert übersteigt, zwingt der Druck den Kolben, sich vom Ende des Ventilschiebers zu trennen. Dann wird die Bewegung des Ventilschiebers proportional zu dem Signaldruck, was für einen Normalbetrieb und die Steuerung der hydraulischen Einheit wünschenswert ist. Soll das Fahrzeug, das über das erfindungsgemäße Neutralstart-Steuerventil gesteuert wird, stillgesetzt werden, so wird der Signaldruck unterbrochen, bis er unter den Schwellenwert abfallt. Dann übernehmen die einander gegenüberliegenden Positionierfedern wieder die Kontrolle und bewegen den Ventilschieber in die neutrale Stellung. Dies stellt sicher, dass für den Wiederstart des Fahrzeuges ein verringertes Drehmoment sogar bei kalten Temperaturen ausreicht.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Neutralstart-Steuerventils sind in den rückbezogenen Ansprüchen 2 bis 10 aufgeführt.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 11 besteht darin, dass die Beaufschlagung des Ventilschiebers durch eine oder zwei Positionierfedern an das Vorhandensein eines Schwellenwertes gebunden ist, den der angewandte Signaldruck über- oder unterschreiten muss. Dies schafft eine qualitativ unterschiedliche Schaltstellung gegenüber der beim Stand der Technik vorhandenen schwimmenden Mittelstellung unter dem Einfluss zweier Federn, die bei allen Betriebsbedingungen vorliegt. Damit wird insbesondere erreicht, für einen Neustart tatsächlich die optimale Neutralstellung des Ventilkolbens vorliegt, wodurch stets ein Anlauf mit einem möglichst geringen Drehmoment gewährleistet ist.
  • Die Erfindung wird anschließend in einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.
  • In den Figuren ist das Folgende dargestellt:
  • 1 ist ein Hydraulik-Schaltbild eines Hydrokreises, der eine Ausführung mit einem Neutralstart-Steuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
  • 2 ist ein Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Neutralstart-Steuerventil entsprechend der Linie 2-2 in 4;
  • 2A ist ein Längsschnitt ähnlich der 2, der jedoch das Ventil mit dem angewandten Schwellenwert-Signaldruck zeigt, um den Ventilschieber in eine normale Betriebsstellung zu bewegen;
  • 3 zeigt den Verlauf des Jochwinkels über dem Signaldruck für das Neustart-Steuerventil von 1;
  • 4 ist eine Vorderansicht auf eine hydraulische Einheit mit Schrägscheibe, die mit einem Steuerventil gemäß 1 versehen ist. Das äußere Gehäuse ist entfernt, um besser die Einzelteile zu zeigen; und
  • 5 ist ein Hydraulik-Schaltbild, ähnlich der 1, das jedoch eine andere Ausführung der Erfindung zeigt, in welcher ein Zwei-Stellungs-Drei-Wege-Kaltstart-Neutralventil zur Anwendung kommt.
  • 1 zeigt ein hydraulisches Getriebe 10, das eine variable hydraulische Verstellpumpe 12 umfasst, die in einem geschlossenen Kreislauf mit einem hydraulischen Motor 14 in Verbindung steht. Die variable Verstellpumpe 12 weist eine Schrägscheibe oder Joch 16 auf, deren Winkelstellung die Fluidverschiebung der Pumpe 12 in einer herkömmlichen Weise bestimmt. Erste und zweite Servoantriebe 18, 20 sind antriebsmäßig mit der Schrägscheibe 16 an gegenüber liegenden Seiten von deren Rotationsachse verbunden, um so die Schrägscheibe zu verstellen. Die Servoantriebe 18, 20 werden auch als nach außen gerichteter Servoantrieb A und nach innen gerichteter Servoantrieb B in den hier gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungen bezeichnet. Herkömmliche Ladungs-Entlastungsventile 22, 24 und Absperrventile 26, 28 sind ebenso in dem Kreislauf für das hydraulische Getriebe 10 beinhaltet.
  • Das Neutralstart-Steuerventil 30 gemäß der Erfindung ist ein Drei-Stellungs-Ventil, das zumindest drei Anschlüsse (oder Wege) aufweist und vorzugsweise vier Anschlüsse, wie in 1 gezeigt. Bezug nehmend auf 2 weist das Neutralstart-Steuerventil 30 ein Teilgehäuse 32 mit einer darin ausgeformten länglichen Schieberbohrung 34 auf, die einen länglichen, zylindrischen Ventilschieber 36 zum gleitenden axialen Bewegen darin aufnimmt. Der Ventilschieber 36 weist gegenüberliegende erste und zweite Enden 38, 40 sowie eine Vielzahl an sich abwechselnden ringförmigen Nuten 42 und Dichtungsstegen 44 auf. Die Nuten 42 sind individuell mit 42A, 42B, 42C und 42D nummeriert. Die Dichtungsstege 44 sind individuell mit 44A, 44B, 44C und 44D zum Zweck der Bezugnahme nummeriert. Die Nuten 42A, 42B, 42C, 42D sind voneinander durch die Dichtungsstege 44A, 44B, 44C und 44D, die zwischen diesen positioniert sind, beabstandet, wie dies in 2 gezeigt ist. Das zweite Ende 40 des Ventilschiebers 36 weist einen vorbestimmten Radius und einen Oberflächenbereich auf. Der Radius des zweiten Endes 40 des Schiebers ist größer als der Radius der benachbarten Nut 42D.
  • Eine Gewindekappe 46 dichtet das Ende der Schieberbohrung 34 benachbart zu dem zweiten Ende 40 des Ventilschiebers 36 ab. Das Teilgehäuse 32 und die Gewindekappe 46 bilden zusammen ein Ventilgehäuse 32, 46 für den Ventilschieber 36. Die Gewindekappe 46 weist eine zentrale Bohrung 48 auf, die sich durch diese erstreckt. Eine erste Senkbohrung 50 erstreckt sich in den inneren Abschnitt der Gewindekappe 46 in der Nähe des Ventilschiebers 36. Eine zweite Senkbohrung 51 nimmt den zentralen Abschnitt der Gewindekappe 46 ein. Ein Kolben 52 erstreckt sich durch die zentrale Bohrung 48. Der Kolben 52 umfasst einen Schaftabschnitt 54, der sich durch die zentrale Bohrung 48 erstreckt, und einen vergrößerten Kopfabschnitt 56, der gleitend in der ersten Senkbohrung 50 angeordnet ist. Der Kopfabschnitt 56 weist eine erste Dichtungsfläche 58 auf, die in Richtung des Ventilschiebers 36 gerichtet ist, und eine zweite Oberfläche 60, die in Eingriff mit einer zweiten Positionierfeder 62 steht, die zwischen dem Kolben 52 und der Gewindekappe 46, wie gezeigt, angeordnet ist. Ein O-Ring 64 dichtet die Gewindekappe 46 gegenüber dem Teilgehäuse 32 an der Schieberbohrung 34 ab.
  • Das erste Ende 38 des Ventilschiebers 36 steht operativ durch einen Federsitz 66 und eine erste Positionierfeder 68, die zwischen dem Federsitz 66 und dem Ventilgehäuse 32, 46 positioniert ist, in Eingriff. Wie am besten in 4 zu sehen ist, liegt die erste Positionierfeder 68 in einer Bohrung 69, die in einem Ende eines Rückkopplungsglieds 70 ausgeformt ist. Das Rückkopplungsglied 70 ist gleitend in einer Bohrung 72 des Teilgehäuses 32 angeordnet. Das Rückkopplungsglied 70 steht mit einem an der Schrägscheibe 16 angebrachten Nocken 74 in Eingriff. Die Rückkopplungsverbindung oder das Rückkopplungsglied 70 ist auch in dem Schema der 1 gezeigt.
  • Das Teilgehäuse 32 umfasst unterschiedliche Durchgänge, die die Schieberbohrung 34 kreuzen und die zueinander axial beabstandet sind, wie in 2 gezeigt ist. Der erste Durchgang auf der linken Seite in 2 ist ein Tank-Durchgang 76, der sich zu einem Tank 78 (1) erstreckt. Der nächste Durchgang 80 zur rechten Seite in 2 ist ein Durchgang zu dem Servoantrieb 18, der auch als nach außen gerichteter Servoantrieb A bezeichnet wird. Der nächste Durchgang 80 zur rechten Seite ist ein Steuerdruck-Durchgang 82, der mit einer herkömmlichen Quelle für einen Steuerdruck (nicht gezeigt) verbunden ist. Der nächste Durchgang zur rechten Seite ist ein Servodruck-Durchgang 84, der sich zu dem Servoantrieb 20 oder nach innen gerichteten Servoantrieb B erstreckt. Der nächste Durchgang zur rechten Seite in 2 ist ein Tank-Durchgang 86, der mit dem Tank 78 kommuniziert. Der letzte in 2 gezeigte Durchgang ist ein Signaldruck-Druckgang 88. Der Signaldruck-Durchgang 88 steht in Fluid-Verbindung mit der Nut 42D und der Dichtungsfläche 58 des Kolbens 52. Eine Quelle für den Signaldruck (nicht gezeigt) ist vorgesehen. Die Quelle für den Signaldruck ist vorzugsweise eine äußere Quelle, wie beispielsweise ein hydraulisches Proportionalventil, das durch einen Elektromagneten aktiviert wird.
  • Im Betrieb halten die gegenüberliegenden Positionierfedern 62, 68 das Neutralstart-Steuerventil 30 mechanisch in der neutralen (Kaltstart) Stellung, wie in 2 gezeigt; bei Nicht-Vorhandensein eines Signaldrucks. Bezug nehmend auf 3 beträgt der Winkel der Schrägscheibe in der neutralen Stellung 0,00 Grad, was ideal ist, um das für das Starten des hydraulischen Motors bei Kalttemperatur-Bedingungen erforderliche Drehmoment zu minimieren. Folglich überträgt der Benutzer keinen Signaldruck zu dem Neutralstart-Steuerventil 30 in dem Moment, in dem der hydraulische Motor gestartet wird. Bis ein Signaldruck S eines vorbestimmten Schwellenwertes an dem Signaldruck-Durchgang 88 angelegt wird, fällt der Winkel der Schrägscheibe auf eine vollständige Hubstellung von nahezu – 45,0 Grad ab.
  • Jedoch beginnt eine Vielzahl an Ereignissen in Erscheinung zu treten, die bewirken, dass der Winkel der Schrägscheibe basierend auf dem Signaldruck und der Rückkopplung von dem Nocken 74 und dem Rückkopplungsglied 70 sich ändert, wenn einmal der Signaldruck S auf einen vorbestimmten Schwellenwert, in diesem Beispiel 4,0 bar, ansteigt. Wenn der Signaldruck S ansteigt, wirkt er sowohl auf den Kolben 52 und den Ventilschieber 36 und erzwingt eine Trennung des zweiten Endes 40 des Ventilschiebers 36 und der Dichtungsfläche 58. Der Kolben 52 zieht sich von dem Ventilschieber 36 und in seine Gewindekappe 46 zurück und beeinflusst in keiner Weise den Betrieb der Steuerung, wenn der Signaldruck S den vorbestimmten Schwellendruck übersteigt. Der Druck, bei dem sich der Kolben 52 vollständig zurückzieht, sollte geringer als der Druck sein, der benötigt wird, um die Steuerung zu betreiben.
  • Beispielsweise kann der Signaldruck zwischen 4 und 16 bar gesetzt werden. 1 bar entspricht 14,5 lbs/in2 oder 100.000 N/m2. Unterhalb 4 bar und oberhalb von 16 bar wird das die Schrägscheibe 16 in ihren mechanischen Stillstand gezwungen. Der Druck, bei dem der Kolben 52 sich vollständig zurückzieht, liegt in der Nähe von 3 bar, so dass dieser den normalen Betrieb der Steuerung nicht beeinflusst.
  • Wenn der Signaldruck S den Schwellenwert erreicht, übersteigt er die Kraft der zweiten Positionierfeder 62 und drückt den Kolben 52 zur rechten Seite, wie in 2A gezeigt. Wenn der Kolben 52 und der Ventilschieber 36 voneinander getrennt sind, wirkt der Signaldruck S auf das zweite Ende 40 des Ventilschiebers 36, um den Ventilschieber zur linken Seite zu drücken. Diese Bewegung ermöglicht es dem Servoantrieb B, sich mit dem Tank 78 durch den Tankdurchgang 86 zu verbinden; und zugleich wird Steuerdruck P über den Servo-Durchgang 80 und den Steuerdruck-Durchgang 82 auf den Servoantrieb A ausgeübt. Folglich kann die Schrägscheibe 16 frei zwischen ihren vollen Hubpositionen von +/– 45 Grad Jochwinkel bewegt werden, wenn der Signaldruck S über den vorbestimmten Schwellenwert angestiegen ist. In Abhängigkeit von dem Signaldruck S und der Stellung des Rückkopplungsglieds 70 moduliert das Neutralstart-Steuerventil 30 in diesem normalen Betriebszustand.
  • Wenn das Fahrzeug stillgesetzt wird, der Signaldruck zurückgenommen oder auf einen Wert geringer als der Schwellendruck herabgesetzt wird, werden die Positionierfedern 62, 68 den Ventilschieber 36 automatisch in die in der 2 gezeigte neutrale Stellung zurückführen. Der Ventilschieber 36 wird sich automatisch in der neutralen Stellung für das nächste Mal befinden, wenn das Fahrzeug gestartet wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in 1 gezeigte Konfiguration mit dem spezifischen Drei-Stellungs-Vier-Wege-Ventil beschränkt. 5 zeigt, dass die funktionalen Vorteile der vorliegenden Erfindung auch in einem hydraulischen Getriebe mit geschlossenem Kreislauf erreicht werden können, das mit einem Neutralstart-Steuerventil 100 des Typs „Zwei-Stellungs-Drei-Wege-Ventil" ausgestattet ist. Das Neutralstart-Steuerventil 100 arbeitet in der gleichen Art und Weise wie das Neutralstart-Steuerventil 30, weist jedoch nur einen Durchgang auf, der zu einem Servoantrieb führt, nur einen Durchgang, der zu einem Tank 78 führt, nur einen Durchgang für den Steuerdruck und einen Durchgang für den Signaldruck. Die Struktur an den Enden des Ventilschiebers 36 bleibt beibehalten.
  • Unabhängig von der gewählten Ausführung sind bei dem erfindungsgemäßen Neutralstart-Steuerventil zwei Funktionen wesentlich, um die Schrägscheibe 16 in einem gewünschten Winkel zu positionieren. Die erste Funktion tritt auf während des Abschaltens und die zweite während des Startens. Wenn das Fahrzeug abgeschaltet wird, kann der Signaldruck S auf Null reduziert werden und die Positionierfedern 62, 68 werden den Ventilschieber 36 und dadurch die Schrägscheibe 16 in Stellung bringen. Wenn der Motor sich zu einem Halt verlangsamt, wird jeder verbleibende Steuerdruck P genutzt, um die Schrägscheibe 16 in der Nähe ihrer gewünschten Stellung zu halten. Der Ventilschieber 36 wird mechanisch in einer korrekten Stellung mit einer korrekten Kraft gehalten, ohne auf irgendeinen Steuerdruck angewiesen zu sein. Demgegenüber sind herkömmliche Designs typischerweise nur auf den hydraulischen Signaldruck angewiesen, um die Schrägscheibe 16 zu positionieren. Wenn der Motor sich zu einem Halt verlangsamt, kann dieser Druck nicht ohne die Nutzung einer zusätzlichen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Druckspeicher, beibehalten werden. Deshalb besteht die erste Funktion bei der Erfindung darin, die Schrägscheibe 16 in einer korrekten Stellung während des Abschaltens zu positionieren. Dann verbleibt die Schrägscheibe 16 in der Nähe dieser Stellung, so dass das Drehmoment während eines nachfolgenden Startens des Fahrzeugs reduziert ist.
  • Die zweite Funktion der Erfindung ist, dass diese effizienter irgendeinen Drift der Schrägscheibe ausräumt, der über die Zeit in Erscheinung tritt, während das Fahrzeug abgeschaltet ist oder wenn ein unerwartetes Abschalten des Fahrzeugs auftritt. In beiden Fällen jeweils kann die Schrägscheibe 16 sich nicht in der gewünschten Stellung für ein nachfolgendes Starten befinden. Mechanisches Positionieren des Ventilschiebers tendiert dazu, Öldruck freizugeben, um die Schrägscheibe in dem gewünschten Winkel zu positionieren, anstatt irgendeinen Öldruck abzuleiten, um den Ventilschieber zu positionieren.
  • Die vorliegende Erfindung weist die einzigartige Fähigkeit auf, die Funktion des Neutralstart-Steuerventils zu inaktivieren oder nicht zu berücksichtigen mit demselben Signaldruck, der die Übertragung steuert. Der Gebrauch dieses Ventils ermöglicht ein geringeres Starter-Drehmoment.
  • Folglich ist zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung vielseitig ist und zumindest die ihr zugrunde liegenden Aufgaben erfüllt.
  • Die gezeigten und vorhergehend beschriebenen Ausführungen richten sich auf eine Anwendung der vorliegenden Erfindung, richten sich auf eine hydraulische variable Verstellpumpe mit Schrägachse, jedoch ist die Erfindung auch auf variable Verstellmotoren und hydraulische Einheiten in Ausgestaltungen mit nicht schrägen Achsen ebenso anwendbar.
  • 10, 10A
    hydraulische Getriebe
    12
    Verstellpumpe
    14
    hydraulischer Motor
    16
    Schrägscheibe
    18
    Servoantrieb
    20
    Servoantrieb
    22
    Ladungs-Entlastungsventil
    24
    Ladungs-Entlastungsventil
    26
    Absperrventil
    28
    Absperrventil
    30, 100
    Neutralstart-Steuerventil
    32
    Teilgehäuse
    34
    Bohrung
    36
    Ventilschieber
    38
    erstes Ende
    40
    zweites Ende
    42
    Nuten A....D
    44
    Dichtungsstege A...D
    46
    Gewindekappe
    48
    zentrale Bohrung
    50
    erste Senkbohrung
    51
    zweite Senkbohrung
    52
    Kolben
    54
    Schaftabschnitt
    56
    Kopfabschnitt
    58
    Dichtungsfläche
    59
    Ringbereich
    60
    zweite Oberfläche
    62
    zweite Positionierfeder
    64
    O-Ring
    66
    Federsitz
    68
    erste Positionierfeder
    69
    Bohrung
    70
    Rückkopplungsglied
    72
    Bohrung in 32
    74
    Nocken
    76
    Tank-Durchgang
    78
    Tank
    80
    Servodruck-Durchgang
    82
    Steuerdruck-Durchgang
    84
    Servodruck-Durchgang
    86
    Tank-Durchgang
    88
    Signaldruck-Durchgang
    32, 46
    Ventilgehäuse
    34, 50, 51, 48
    Schieberbohrung

Claims (11)

  1. Hydraulisches Neutralstart-Steuerventil für eine servogesteuerte variable hydraulische Verstelleinheit, aufweisend: ein Ventilgehäuse mit einer darin befindlichen Schieberbohrung, in der ein zylindrischer Ventilschieber gleitend beweglich angeordnet ist, wobei der Ventilschieber gegenüberliegende erste und zweite Enden umfasst, eine erste Positionierfeder, die zwischen dem Ventilgehäuse und dem ersten Ende des Ventilschiebers angeordnet ist derart, dass sie den Ventilschieber in eine erste axiale Richtung mechanisch zwingt; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: einen Kolben (52), der in der Schieberbohrung (34, 50, 51, 48) in der Nähe des zweiten Endes (40) des Ventilschiebers (36) gleitend angeordnet ist, wobei der Kolben (52) eine Dichtungsfläche (58) darauf umfasst, die in der Schieberbohrung (34, 50, 51) angeordnet ist und zu dem zweiten Ende (40) des Ventilschiebers (36) gerichtet ist, wobei die Dichtungsfläche (58) des Kolbens (52) sich radial auswärts über den Radius des zweiten Endes (40) des Ventilschiebers (36) hinaus erstreckt, um einen Ringbereich (59) zu definieren; einen in dem Ventilgehäuse (32, 46) befindlichen, die Schieberbohrung (34, 50, 51, 48) kreuzenden Signaldruck-Durchgang (88), der eine Fluid-Verbindung für den Ringbereich (59) des Kolbens (52) mit einer Quelle für den Signaldruck bildet; eine zweite Positionierfeder (62), die zwischen dem Ventilgehäuse (32, 46) und dem Kolben (52) angeordnet ist derart, dass sie die Dichtungsfläche (58) des Kolbens (52) in dichtenden Kontakt mit dem zweiten Ende (40) des Ventilschiebers (36) vorspannt und dabei den Ventilschieber (36) mechanisch in eine zweite Richtung zwingt, die zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, solange der Signaldruck einen bestimmten Schwellenwert nicht erreicht; wobei der Kolben (52) und das zweite Ende (40) des Ventilschiebers (36) in dichtendem Kontakt zueinander stehen und wobei die erste (68) und zweite (62) Positionierfeder das Ventil in einer geschlossenen oder neutralen Stellung so lange halten, so lange ein Signal-Eingangsdruck zu dem Signaldruck-Durchgang (88) und dadurch zu dem Ringbereich (59) des Kolbens (52) geringer als der Schwellenwert ist; und wobei der Kolben (52) sich von dem Ventilschieber (36) trennt und dabei es dem Signaldruck gestattet, hydraulisch auf das zweite Ende (40) des Ventilschiebers (36) zu wirken, um das Neutralstart-Steuerventil zu betätigen, wenn der angewandte Signaldruck den Schwellendruck übersteigt.
  2. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (32, 46) einen Steuerdruck-Durchgang (82), zumindest einen Servodruck-Durchgang (80) und zumindest einen Tank-Durchgang (86) darin ausgeformt aufweist; wobei der Steuerdruck-Durchgang (82), der Servodruck-Durchgang (80) und der Tank-Durchgang (86) jeweils die Schieberbohrung (34, 50, 51, 48) kreuzen und von dem Signaldruck-Durchgang (88) entlang der Längsachse der Schieberbohrung (34, 50, 51, 48) in einer Richtung zu dem ersten Ende (38) des Ventilschiebers (36) beabstandet sind.
  3. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Tank-Durchgänge (76, 86) vorgesehen sind, die die Schieberbohrung (34, 50, 51, 48) an länglich beabstandeten Positionen kreuzen, und dass der Steuerdruck-Durchgang (82) und der Servodruck-Durchgang (80, 84) dazwischen angeordnet sind.
  4. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Servodruck-Durchgänge (80, 84) vorgesehen sind und das Neutralstart-Steuerventil (30) als Drei-Stellungs-Vier-Wege-Ventil ausgebildet ist.
  5. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur jeweils ein einziger Servodruck-Durchgang (84) und Tank-Durchgang (76) vorgesehen ist und dass das Neutralstart-Steuerventil (30) als Zwei-Stellungs-Drei-Wege-Ventil ausgebildet ist.
  6. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (36) ein einziges einheitliches Glied ist, das einen kontinuierlichen, zentralen Längsquerschnitt aufweist.
  7. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (36) mit mehreren ringförmigen Dichtungsstegen (44A, 44B, 44C, 44D) und mit ringförmigen Nuten (42A, 42B, 42C, 42D) zwischen jedem der Dichtungsstege (44A, 44B, 44C, 44D) versehen ist.
  8. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positionierfeder (68) von einem bewegbaren Rückkopplungsglied (70) getragen ist, um die Verstellung der variablen hydraulischen Verstelleinheit wahrzunehmen.
  9. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückkopplungsglied (70) gleitend für eine axiale Bewegung in dem Ventilgehäuse (32, 46) montiert ist und mit der Schieberbohrung (34, 50, 51, 48) eine gemeinsame zentrale Längsachse hat.
  10. Neutralstart-Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaldruck variabel ist und in einem Bereich von ca. 0 bis 16 bar liegt, und dass der Schwellenwert des Signaldrucks ca. 4 bar beträgt.
  11. Verfahren zum automatischen Sicherstellen eines Neutralzustands für Kaltstarts einer durch einen Signaldruck betätigbaren, servogesteuerten, variablen hydraulischen Einheit, das die Schritte aufweist: – Bereitstellen eines Neutralstart-Steuerventils (30), das einen bewegbaren Ventilschieber (36) aufweist, der durch ein Paar von gegenüberliegenden Positionierfedern (62, 68) auf eine Neutralstellung mechanisch federvorgespannt ist, die dem Neutralzustand der Einheit entspricht, wenn der Signaldruck einen bestimmten Schwellenwert nicht erreicht; – Ausüben einer Kraft durch einen hydraulischen Signaldruck gegen eine der Positionierfedern (62, 68) des Paares von gegenüberliegenden Positionierfedern (62, 68) derart, dass die eine Positionierfeder (62) sich von dem bewegbaren Ventilschieber (36) trennt, wenn der angewandte Signaldruck den Schwellenwert übersteigt, und dass die Bewegung des Ventilschiebers (36) proportional zu dem Signaldruck ist, solange der Signaldruck den bestimmten Schwellenwert übersteigt; und – Herabsetzen des Signaldrucks unter den bestimmten Schwellenwert, um dabei es dem Neutralstart-Steuerventil (30) zu gestatten, sich mechanisch in die Neutralstellung für nachfolgende Neustarts zurückzuziehen.
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