DE60120843T2

DE60120843T2 - Hydrostatisches Getriebe mit Kaltstartventil

Info

Publication number: DE60120843T2
Application number: DE60120843T
Authority: DE
Inventors: Douglas Rene Waterloo Johnson
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: EP1172588A3; EP1172588A2; EP1172588B1; DE60120843D1; BR0102788A; BR0102788B1; US6453668B1; CA2342502A1; ATE331164T1; AU5431601A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe, welches eine Ölpumpe, eine Hydrostateinheit und einen Hydraulikkreis zum Lenken des Ölstroms zu und von der Pumpe aufweist.
Ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der EP 0 403 210 A2 bekannt.
Ein stufenloses hydro-mechanisches Getriebe kann unmittelbar an einen antreibenden Verbrennungsmotor ohne eine dazwischen liegende Kupplung, welche das Getriebe mechanisch von dem Motor trennt, gekoppelt sein. Solch ein Getriebe hat üblicher Weise eine Ölpumpe, um Ladeöl an die Hydrostateinheit des Getriebes zu liefern. Die Ladepumpe bewirkt eine Drehmomentbelastung des Motors, die während des Anlassens des Motors überwunden werden muss, um den Motor anzukurbeln. Die Drehmomentbelastung ist bei kaltem Öl bedeutend höher als bei warmem oder heißem Öl. Beim Anlassen bei kaltem Wetter kann die Drehmomentbelastung der Ladepumpe das für das Ankurbeln des Motors zur Verfügung stehende Drehmoment überschreiten und damit das Anlaufen des Motors verhindern.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe bereitzustellen, durch welches die vorgetragenen Probleme überwunden und die Wünsche erfüllt werden. Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Getriebe bereitzustellen, welches Mittel zur Reduzierung der Drehmomentbelastung beim Anlassen des Motors bei kaltem Wetter aufweist.
Dieses und andere Ziele werden durch die vorliegende Erfindung gemäß Patentanspruch 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Das obige Problem während des Kaltstartens wird durch die Bereitstellung des Kaltstartventils in dem Getriebe der vorliegenden Erfindung überwunden. Das Kaltstartventil entlastet oder entleert das Ladepumpenöl zum Sumpf, d. h. zum Pumpeneinlass, für eine Zeitperiode, während welcher der Motor angekurbelt wird. Die Entlastung des Ladeöls beseitigt oder reduziert drastisch die Motorbelastung durch die Pumpe und reduziert damit das zum Ankurbeln des Motors erforderliche Drehmoment. Das Kaltstartventil ist ein mechanisches Ventil und wird jedes Mal wirksam, wenn der Traktormotor angelassen wird. Vorzugsweise ist das Ventil temperaturempfindlich, so dass bei tieferen Temperaturen das Ladepumpenöl für eine längere Zeitperiode entlastet wird als bei höheren Temperaturen. Es ist keine Eingriff durch die Bedienungsperson erforderlich, keine Elektrik ist erforderlich und es gibt nichts, was die Bedienungsperson für einen Kaltstart von Hand trennen oder wieder verbinden muss.
Die Erfindung und weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Anordnungen der Erfindung werden nun beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Getriebehydrauliksystems ist, welche das Kaltstartventil im Querschnitt mit den Ventilkomponenten in einer Position entsprechend eines stehenden Motors zeigt,
2 eine Schnittansicht des Kaltstartventils ist, welche die Ventilkomponenten in einer Position entsprechend der Motorankurbelung darstellt, und
3 eine Schnittansicht des Kaltstartventils ist, welche die Ventilkomponenten in einer Position entsprechend eines normalen Motorbetriebs mit warmem Getriebeöl darstellt.
Mit Bezugnahme auf 1 ist ein Teil des Getriebehydrauliksystems schematisch dargestellt und mit 10 bezeichnet. Das Hydrauliksystem 10 enthält eine Ladepumpe 12 mit einem Sumpf 14 an der Eingangsseite der Pumpe 12. Auf der Ausgangsseite der Pumpe 12 befinden sich ein Filter 16 und ein zum Filter paralleles Filterbypassventil 18. Von dem Filter fließt Öl zu der Getriebehydrostateinheit 20 und auch zu den Getriebehydrauliksteuerelementen 22. Von den Hydrauliksteuerelementen und der Hydrostateinheit kann Öl über nicht gezeigte Hydraulikleitungen auf übliche Weise zurück zum Sumpf 14 geführt werden.
Ein Kaltstartventil 24 ist in dem Hydrauliksystem 10 enthalten und weist ein Gehäuse 26 auf. Das Ventilgehäuse 26 hat einen Einlass 28, der mit der Ausgangsseite der Pumpe 12 verbunden ist. Das Ventilgehäuse hat des Weiteren einen Auslass 30, der mit dem Sumpf 14, d. h. der Eingangsseite der Pumpe 12, verbunden ist.
Eine Ventilbohrung 32 in dem Ventilgehäuse 26 weist ein mit dem Einlass 28 in Verbindung stehendes Ende 34 auf, um von diesem Öl zu empfangen. Der Auslass 30 ist mit der Ventilbohrung 32 in einem Zwischenbereich zwischen den Enden der Ventilbohrung verbunden und ist zum Einlass 28 beabstandet. Die Ventilbohrung 32 erstreckt sich über den Auslass 30 hinaus zu einem geschlossenen Ende 36.
Innerhalb der Ventilbohrung 32 befinden sich ein Ventilelement 38, ein Kolben 40 und eine dazwischen liegende Feder 42. Das Ventilelement 38 ist zwischen einer in 1 gezeigten geschlossenen Position und einer in 2 gezeigten offenen Position bewegbar. In der geschlossenen Position ist das Ventilelement 38 zwischen dem Einlass 28 und dem Auslass 30 positioniert und blockiert den Ölfluss durch das Ventilgehäuse 26. Das Ventilelement 38 wird durch die Feder 42 in die geschlossenen Position gedrängt. In der geschlossenen Position liegt ein Schaft 44 des Ventilelements an einem Anschlag 46 in der Ventilbohrung an.
Die Wandung der Ventilbohrung hat eine Stufe 48, so dass der Kolben 40 einen größeren Durchmesser als das Ventilelement 38 hat. Der Kolben 40 weist einen kürzeren Schaft 52 auf, welcher an dem geschlossenen Ende 36 der Ventilbohrung 32 angreift und dabei einen kleinen Zwischenraum 54 zwischen dem Kolben und dem geschlossenen Ende der Ventilbohrung hinterlässt. Das Ventilgehäuse 26 weist des Weiteren einen Drosselkanal 50 auf, der das Ventilelement 38 und den Kolben 40 überbrückt, wenn beide voneinander weg und gegen die Anschläge in der Ventilbohrung gedrängt werden, wie es 1 zeigt.
Nun wird die Betriebsweise des Ventils beschrieben. Wenn der Verbrennungsmotor nicht in Betrieb ist, gibt es keinen Öldruck in dem Ventilgehäuse. Die Feder 48 drängt das Ventilelement 38 und den Kolben 40 von einander weg in die in 1 gezeigten Positionen. Wenn der Motor angekurbelt wird, wird die Pumpe 12 gedreht und erzeugt einen Öldruck in dem System 10. Wenn der Öldruck die Kraft der Feder 42 überwindet, bewegt sich das Ventilelement 38 nach rechts in die in 2 gezeigte offene Position, in welcher Öl von dem Ventilgehäuseeinlass 28 zu dem Auslass 30 und zurück zu dem Sumpf 14 fließen kann. Der maximale Öldruck, der durch die Pumpe 12 erzeugt werden kann, wird durch die Kraft der Feder 42 festgelegt.
Während der Motor angekurbelt wird und während er anläuft drückt der Druck am Pumpeneinlass auch Öl durch den Drosselkanal 50 zu dem geschlossenen Ende des Ventilgehäuses. Da der Kolben einen größeren Durchmesser als das Ventilelement 38 hat, treibt der Kolben schließlich das Ventilelement zurück in die geschlossene Position, wie 3 zeigt. Dies erfolgt, wenn die auf den Kolben einwirkende Öldruckkraft die Öldruckkraft auf dem Ventilelement übersteigt. Die Zeit, die erforderlich ist, damit der Kolben das Ventilelement bewegt und den Ölstrom durch das Kaltstartventil 24 beendet, ist eine Funktion der Öltemperatur sowie des Durchmessers und der Länge des Drosselkanals 50. Je geringer die Öltemperatur ist, desto größer ist die Zeit, die erforderlich ist, damit das Öl durch den Drosselkanal 50 fließt und den Kolben 40 erreicht.
Das Kaltstartventil ermöglicht das Entlasten des Ladepumpendrucks bei kaltem Wetter, um die Drehmomentbelastung des Motors zu vermindern und ein leichteres Ankurbeln und damit ein leichteres Motoranlassen zu ermöglichen. Das Ventil wird jedes Mal wirksam, wenn der Motor angelassen wird, und ist temperaturempfindlich, so dass bei tieferen Temperaturen das Ladepumpenöl für eine längere Zeitperiode entleert oder entlastet wird. Es ist kein Eingriff durch die Bedienungsperson erforderlich. Das Ventil ist rein mechanisch und erfordert keine elektrische Betätigung. Es gibt nichts, was die Bedienungsperson von Hand trennen oder wieder verbinden muss, um den Kaltstartvorgang auszuführen.
Die Erfindung soll nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt sein, sondern soll nur durch die folgenden Patentansprüche beschränkt sein.

Claims

Ein Getriebe, geeignet um durch einen Verbrennungsmotor angetrieben zu werden, das Getriebe enthält: eine Ölpumpe (12), eine Hydrostateinheit (20), einen Hydraulikkreis (10) zum Lenken des Ölstroms zur und von der Pumpe (12), ein Kaltstartventil (24) innerhalb des Hydraulikkreises (10), welches funktionsfähig ist, um beim Anlassen des Motors zu öffnen, um für eine kurze Zeitperiode Öl von dem Pumpenauslass zum Pumpeneinlass zurückzuführen, wobei während des Anlassens die Pumpenlast auf den Motor reduziert wird, das Kaltstartventil (24) hat ein Ventilgehäuse (26) mit einer darin enthaltenen Ventilbohrung (32), einen Einlass (28) und einen Auslass (30), die mit der Ventilbohrung (32) verbunden sind, wobei der Einlass (28) mit einem Ende der Bohrung (32) und der Auslass (30) mit einem Zwischenbereich der Bohrung (32) in Verbindung steht und die Bohrung (32) sich zu einem geschlossenen Ende (36) über den Auslass (30) hinaus erstreckt, der Ventilgehäuseeinlass (28) in Verbindung mit der Ausgangsseite der Pumpe (12) steht und der Ventilgehäuseauslass (30) in Verbindung mit der Eingangsseite der Pumpe (12) steht, ein Ventilelement (38), welches in der Bohrung (32) zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position bewegbar ist, bei welchem in der offenen Position der Einlass (28) und der Auslass (30) über die Bohrung (32) mit einander in Verbindung stehen und in der geschlossenen Position das Ventilelement (38) den Einlass (28) von dem Auslass (30) absperrt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltstartventil (24) des Weiteren einen Kolben (40) am geschlossenen Ende (36) der Bohrung (32) und eine zwischen dem Kolben (40) und dem Ventilelement (38) angeordnete Feder (42) aufweist, die das Ventilelement (38) in die geschlossene Position drängt, wobei das Ventilelement (38) in der geschlossenen Position bleibt, es sei denn, der Öldruck an dem Einlass (28) überschreitet die Federkraft, das geschlossene Ende (36) der Ventilbohrung (32) und der Kolben (40) einen größeren Durchmesser aufweisen als das Ventilelement (38) und das Ventilgehäuse (26) einen Drosselkanal (50) von dem Einlass (28) zu dem geschlossenen Ende (36) der Bohrung (32) aufweist, wobei, wenn der Druck in dem geschlossenen Ende (36) der Bohrung (32) den Druck am Einlass (28) erreicht, der Kolben (40) sich in Richtung des Einlasses (28) bewegt und das Ventilelement (38) in die geschlossene Position bewegt.
Das Getriebe, wie durch Anspruch 1 definiert, worin das Kaltstartventil durch Öldruck geöffnet und geschlossen wird, welcher auf Mittel zum Öffnen des Kaltstartventils (24) einwirkt.
Das Getriebe, wie durch Anspruch 1 oder 2 definiert, worin das Kaltstartventil (24) während des Anlassens des Motors unabhängig von Handlungen der Bedienungsperson öffnet und schließt.
Das Getriebe, wie durch einen der Ansprüche 1 bis 3 definiert, worin die Zeitperiode, in der das Kaltstartventil (24) geöffnet ist, von der Öltemperatur abhängt.
Das Getriebe, wie durch einen der Ansprüche 1 bis 4 definiert, worin das Kaltstartventil ein Ventilgehäuse und darin enthaltene Mittel zum Öffnen des Kaltstartventils (24) aufweist.