EP2490924A1 - Kaltstartventil - Google Patents

Kaltstartventil

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EP2490924A1
EP2490924A1 EP10754425A EP10754425A EP2490924A1 EP 2490924 A1 EP2490924 A1 EP 2490924A1 EP 10754425 A EP10754425 A EP 10754425A EP 10754425 A EP10754425 A EP 10754425A EP 2490924 A1 EP2490924 A1 EP 2490924A1
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EP
European Patent Office
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cold start
control piston
start valve
control
magnetic plunger
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10754425A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Steiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • B60W30/192—Mitigating problems related to power-up or power-down of the driveline, e.g. start-up of a cold engine
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    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H59/72—Inputs being a function of gearing status dependent on oil characteristics, e.g. temperature, viscosity

Definitions

  • the present invention relates to a cold start valve according to the preamble of patent claim 1.
  • Vehicles with internal combustion engines as the main drive device and with a number of hydraulic consumers usually have a feed or charge pump, which is connected via a mechanical transmission with the internal combustion engine and is thus already driven during the starting process of the internal combustion engine.
  • the feed or charge pump is usually associated with a cold start valve, which temporarily the input and
  • a cold start valve of this type is known. This is a mechanical valve which, during the starting process of an internal combustion engine, relaxes the charge pressure of a charge pump connected to the internal combustion engine into the hydraulic tank or sump.
  • the cold start valve is temperature sensitive, so that at lower temperatures the charge pump oil is relieved for a longer period of time than at higher temperatures.
  • the protection valve consists of a fluid-controlled
  • Pressure relief valve which in a bypass line for a resource filter is interposed.
  • One control side of the pressure relief valve is connected to an upstream side of the filter and another, additionally spring biased control side of the pressure relief valve is connected to a downstream control side of the filter.
  • the pressure relief valve is set so that it opens when reaching a certain pressure gradient (pressure difference set to 6 bar) between the upstream and downstream side of the filter and relaxes resources in the resource tank.
  • Torque load is applied to the starter of the brake motor.
  • the object of the present invention is to develop with little design effort known from the prior art protection valve so that adequate protection of the filter and the entire equipment system against high pressures and at the same time a cold start with low torque load for the starter internal combustion engine
  • Patent claim 1 solved. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the core of the invention is therefore in the formation of a
  • Cold start valve with a control piston, by means of which an input and output port of the cold start valve are fluid-connectable, wherein the one control side of the control piston is connected to the output port of the cold start valve and the other
  • Control side of the control piston with a control pressure connection of the cold start valve connected and additionally acted upon by a biasing spring.
  • an additional forced switching mechanism is provided for (the
  • operating-related control function provided overlapping or supporting displacement of the control piston for connecting the input and output terminals.
  • FIG. 1 shows the circuit diagram section of an equipment installation of a vehicle driven by an internal combustion engine, relating to the feed pump with a downstream system filter,
  • FIG. 2 shows a cross section of a cold start valve according to a first preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows the cross section of a cold start valve modified to FIG. 2
  • FIG. 4 shows the cross section of a cold start valve according to a second preferred embodiment of the invention.
  • An input terminal of the feed pump 1 leads to a
  • Supply line 6 connected to the input terminal of a system filter 8. Whose Output terminal is coupled via a main feed line 10 with the equipment not shown.
  • a bypass line 12 branches off from the supply line 6 immediately upstream of the system filter 8 and leads back to the operating medium store 4 or to the inlet connection of the feed pump 1.
  • a cold start valve 14 is interposed in the form of a resource-operated pressure relief valve.
  • the pressure limiting valve 14 has a first control side x, which is biased by a spring and which is connected to the output terminal of the system filter 8, and a second control side y, which is connected to the bypass line 12 upstream of the pressure relief valve 14.
  • the biasing spring is set to a value such that a pressure gradient or pressure difference which is established on the two sides of the system filter 8 is not predetermined
  • Pressure relief valve 14 is opened and excess operating fluid pressure upstream of the system filter 8 relaxed in the resource memory 4.
  • the spring-biased control side is x
  • Pressure limiting valve 14 is provided with an additional forced switching mechanism 16, via which the pressure relief valve 14 is independent of the height of the pressure gradient switchable into the open position and / or a selectable / adjustable additional force on the corresponding control side x of the pressure relief valve 14 which supports the spring force and thus reduces the maximum allowable value for the pressure gradient.
  • the positive switching mechanism 16 may be formed in various shapes, such as electric, mechanical, hydraulic, etc., as described in more detail below.
  • a Elektromagnetmechanismgs 18 is provided which exerts a magnetic force on the control piston 20 of the pressure relief valve 14 in the energized state, which moves the control piston 20 in the direction of its open position.
  • the magnetic force can be so high that this pressure relief valve 14th opens and resources is relaxed or the magnetic force is set so high that the pressure relief valve 14 does not open in normal operation, but the necessary for opening the pressure relief valve 14
  • Pressure drop at the system filter 8 is reduced to a lower value.
  • magnetic piston piece or magnetic plunger 22 is attached axially, which extends to an electromagnet 24 which is additive to the housing of the
  • Pressure relief valve 14 is mounted.
  • the electromagnet 24 may be arranged axially to the magnetic plunger 22 and when energized, a tensile force in
  • Solenoid 24 open regardless of the prevailing pressure gradient on the system filter 8.
  • control or valve piston 20 is usually with a
  • Valve piston is transferable. 4, a second embodiment of the invention is shown. In this case, instead of the solenoid mechanism 18 according to FIGS. 2 and 3, a manually operable lever or slide 28 to the valve piston 20 of the
  • Valve housing in a sealing manner to the outside and is formed or coupled at its free projecting end with a handle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Kaltstartventils mit einem Steuerkolben, mittels dem ein Ein- und Ausgangsanschluss des Kaltstartventils fluidverbindtar sind, wobei die eine Steuerseite des Steuerkolbens mit dem Ausgangsanschluss des Kaltstartventils verbunden ist und die andere Steuerseite des Steuerkolbens mit einem Steuerdruckanschluss des Kaltstartventils verbunden und zusätzlich mit einer Vorspannfeder kraftbeaufschlagt ist. Erfindungsgemäß ist ein zusätzlicher Zwangsschaltmechanismus zur (die betriebmittel bezogene Steuerungsfunktion) überlagernden oder unterstützenden Verschiebung des Steuerkolbens für ein Verbinden des Ein- und Ausgangsanschlusses vorgesehen.

Description

Beschreibung
Kaltstartventil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kaltstartventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Fahrzeuge mit Brennkraftmaschinen als Hauptantriebseinrichtung sowie mit einer Anzahl hydraulischer Verbraucher besitzen in der Regel eine Speise- oder Ladepumpe, die über ein mechanisches Getriebe mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und daher bereits beim Startvorgang der Brennkraftmaschine mit angetrieben wird. Um die hierbei entstehende Drehmomentbelastung auf den Anlasser des Brennkraftmaschine möglichst klein zu halten, ist der Speise- oder Ladepumpe für gewöhnlich ein Kaltstartventil zugeordnet, welches temporär den Eingangs- und
Ausgangsanschluss der Speise- oder Ladepumpe kurzschließt und somit einen
Neutraldurchlauf bewirkt.
Aus dem Stand der Technik beispielsweise gemäß der EP 1 172 588 B1 ist ein Kältstartventil dieser Gattung bekannt. Hierbei handelt es sich um ein mechanisches Ventil, welches während des Anlassvorgangs einer Brennkraftmaschine den Ladedruck einer an die Brennkraftmaschine angeschlossenen Ladepumpe in den Hydrauliktank bzw. Sumpf entspannt. Das Kaltstartventil ist dabei temperaturempfindlich, sodass bei tieferen Temperaturen das Ladepumpenöl für eine längere Zeitperiode entlastet wird als bei höheren Temperaturen.
Des Weiteren existieren im Stand der Technik sogenannte Schutzventile, welche eine Betriebsmittelanlage beispielsweise bei kaltem und damit zähflüssigem
Betriebsmittel vor Beschädigung schützen sollen. Ein solches Schutzventil ist beispielsweise in der Veröffentlichung "Brueninghaus Hydromatik", Seite 7/44, bekannt.
In diesem Fall besteht das Schutzventil aus einem fluidgesteuerten
Druckbegrenzungsventil, das in eine Bypassleitung für einen Betriebsmittelfilter zwischengeschaltet ist. Eine Steuerseite des Druckbegrenzungsventils ist an eine stromaufwärtige Seite des Filters und eine andere, zusätzlich federvorgespannte Steuerseite des Druckbegrenzungsventils ist an eine stromabwärtige Steuerseite des Filters angeschlossen. Über die Vorspannfeder ist das Druckbegrenzungsventil so eingestellt, dass es bei Erreichen eines bestimmten Druckgefälles (Druckdifferenz auf 6 bar eingestellt) zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Filters öffnet und Betriebsmittel in den Betriebsmitteltank entspannt.
Wie aus dem beschriebenen Stand der Technik zu ersehen ist, lässt ich mit einem Kaltstartventil, wie es aus der EP 1 172 588 B1 bekannt ist, keine ausreichende Schutzfunktion für die Betriebsmittelanlage, da deren Aufbau im Wesentlichen für die Erleichterung eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine ausgelegt ist. Bei dem Schutzventil gemäß der Veröffentlichung "Brueninghaus Hydromatik" ist hingegen die Kaltstartfunktion insoweit eingeschränkt, als dass das Ventil ein vorbestimmtes
Maximaldruckgefälle am Anlagenfilter zulässt, bei dem immer noch eine
Drehmomentbelastung an den Anlasser der bremskraftmaschine angelegt wird.
Angesichts dieser Sachlage besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, mit geringem konstruktiven Aufwand ein aus dem Stand der Technik bekanntes Schutzventil so weiterzubilden, dass ein ausreichender Schutz des Filters und der gesamten Betriebsmittelanlage vor hohen Drücken und gleichzeitig ein Kaltstart mit geringer Drehmomentbelastung für den Anlasser einer Brennkraftmaschine
gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Kaltstartventil mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Kern der Erfindung besteht demzufolge in der Ausbildung eines
Kaltstartventils mit einem Steuerkolben, mittels dem ein Ein- und Ausgangsanschluss des Kaltstartventils fluidverbindbar sind, wobei die eine Steuerseite des Steuerkolbens mit dem Ausgangsanschluss des Kaltstartventils verbunden ist und die andere
Steuerseite des Steuerkolbens mit einem Steuerdruckanschluss des Kaltstartventils verbunden und zusätzlich mit einer Vorspannfeder kraftbeaufschlagt ist.
Erfindungsgemäß ist ein zusätzlicher Zwangsschaltmechanismus zur (die
betriebmittelbezogene Steuerungsfunktion) überlagernden oder unterstützenden Verschiebung des Steuerkolbens für ein Verbinden des Ein- und Ausgangsanschlusses vorgesehen.
Hierdurch ist es möglich, ein bereits aus dem Stand der Technik bekanntes Schutzventil etwa in der Form eines Druckbegrenzungsventils durch additives
Modifizieren mit dem Zwangsschaltmechanismus mit der zusätzlichen Funktion eines Kaltstartventils auszustatten, welches eine Schaltung des Ventils in einen im
Wesentlichen drucklosen Neutraldurchlauf erlaubt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt den Schaltplanausschnitt einer Betriebsmittelanlage eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs, die Speisepumpe mit nachgeschaltetem Anlagenfilter betreffend,
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Kaltstartventils gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 zeigt den Querschnitt eines zur Fig. 2 abgewandelten Kaltstartventils und Fig. 4 zeigt den Querschnitt eines Kaltstartventils gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß der anliegenden Fig. 1 ist eine Speisepumpe 1 über ein
Getriebegestänge oder eine Antriebswelle 2 mit einer nicht weiter dargestellten
Brennkraftmaschine bzw. Verbrennungsmotor mechanisch verbunden und wird von dieser angetrieben. Ein Eingangsanschluss der Speisepumpe 1 führt zu einem
Betriebsmittelspeicher 4 oder Sumpf und der Ausgangsanschluss ist über eine
Zuführleitung 6 mit dem Eingangsanschluss eines Anlagenfilters 8 verbunden. Dessen Ausgangsanschluss ist über eine Hauptspeiseleitung 10 mit der nicht weiter gezeigten Betriebsmittelanlage gekoppelt.
Eine Bypassleitung 12 zweigt von der Zuführleitung 6 unmittelbar stromauf zum Anlagenfilter 8 ab und führt zum Betriebsmittelspeicher 4 bzw. zum Einlassanschluss der Speisepumpe 1 zurück. In die Bypassleitung 12 ist ein Kaltstartventil 14 in Form eines Betriebsmittel-betätigten Druckbegrenzungsventils zwischengeschaltet. Das Druckbegrenzungsventil 14 hat dabei eine erste Steuerseite x, die mittels einer Feder vorgespannt ist und die an den Ausgangsanschluss des Anlagenfilters 8 angeschlossen ist, sowie eine zweite Steuerseite y, die an die Bypassleitung 12 stromauf zu dem Druckbegrenzungsventil 14 angeschlossen ist. Die Vorspannfeder ist dabei auf einen solchen Wert eingestellt, dass ein an den beiden Seiten des Anlagenfilters 8 sich einstellendes Druckgefälle oder Druckdifferenz nicht einen vorbestimmten
Differenzdruckwert überschreitet. Bei Erreichen dieses Werts wird das
Druckbegrenzungsventil 14 geöffnet und überschüssiger Betriebsmitteldruck stromauf des Anlagenfilters 8 in den Betriebsmittelspeicher 4 entspannt.
Erfindungsgemäß ist die federvorgespannte Steuerseite x des
Druckbegrenzungsventils 14 mit einem zusätzlichen Zwangsschaltmechanismus 16 versehen, über den das Druckbegrenzungsventil 14 unabhängig von der Höhe des Druckgefälles in die Offenstellung schaltbar ist und/oder der eine wähl-/einstellbare Zusatzkraft auf die entsprechende Steuerseite x des Druckbegrenzungsventils 14 aufbringt, welche die Federkraft unterstütz und somit den maximal zulässigen Wert für das Druckgefälle herabsetzt.
Der Zwangsschaltmechanismus 16 kann in verschiedenen Formen ausgebildet sein, beispielsweise elektrisch, mechanisch, hydraulisch, usw., wie nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben wird.
Gemäß der Fig. 2 und 3 ist ein Elektromagnetmechanismgs 18 vorgesehen, der auf den Steuerkolben 20 des Druckbegrenzungsventils 14 im bestromten Zustand eine Magnetkraft ausübt, die den Steuerkolben 20 in Richtung seiner Offenposition bewegt. Die Magnetkraft kann dabei so hoch sein, dass diese das Druckbegrenzungsventil 14 öffnet und Betriebsmittel entspannt wird oder aber die Magnetkraft ist so hoch eingestellt, dass sich das Druckbegrenzungsventil 14 im normalen Betrieb noch nicht öffnet, jedoch das für ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils 14 notwendige
Druckgefälle am Anlagenfilter 8, ursprünglich bestimmt durch die Federvorspannkraft, auf einen niedrigeren Wert herabgesetzt wird.
Gemäß der Fig. 2 oder 3 ist es konstruktiv vorgesehen, ein aus dem Stand der Technik bekanntes Druckbegrenzungsventil zu modifizieren, indem an den
Steuerkolben 20 des Ventils 14 an dessen einer Steuerseite ein zusätzliches
magnetisches Kolbenstück oder Magnetstößel 22 axial angesetzt ist, welcher bis zu einem Elektromagneten 24 reicht, der additiv an das Gehäuse des
Druckbegrenzungsventils 14 montiert ist. Der Elektromagnet 24 kann dabei axial zum Magnetstößel 22 angeordnet sein und bei Bestromung eine Zugkraft in
Öffnungsrichtung auf den Magnetstößel22 ausüben (siehe hierzu die Fig. 2) oder aber alternativ seitlich am Magnetstößel 22 montiert sein und bei Bestromung eine
Druckkraft in Öffnungsrichtung auf den Magnetstößel 22 ausüben (siehe hierzu die Fig. 3). Auf diese Weise lässt sich die Bypassleitung 12 durch Bestromung des
Elektromagneten 24 unabhängig vom vorherrschenden Druckgefälle am Anlagenfilter 8 öffnen.
Des Weiteren ist der Steuer- bzw. Ventilkolben 20 in der Regel mit einer
Axialbohrung 26 versehen, die beide Steuerseiten des Kolbens 20 miteinander verbindet und einen gedrosselten Druckausgleich verzögert schafft. Um nunmehr den Magnetstößel 22 am Ventilkolben 20 des Druckbegrenzungsventils14 einfach und kostengünstig zu befestigen, ist es in vorteilhafter Weise vorgesehen, eine
Hinterschneidung innerhalb der Axialbohrung 26 im Bereich der einen Steuerseite des Ventilkolbens 20 sowie eine Einrastkante am Magnetstößel 22 auszubilden, wobei der Außendurchmesser des Magnetstößels 22 zumindest abschnittsweise kleiner ist als der Innendurchmesser der Axialbohrung 26. Der Magnetstößel 22 muss nunmehr lediglich in die Axialbohrung 26 eingesetzt und darin radial verschoben werden, bis die
Einrastkante hinter die Hinterschneidung greift und somit eine Axialkraft auf den
Ventilkolben übertragbar ist. In der Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In diesem Fall ist anstelle des Elektromagnetmechanismus 18 gemäß der Fig. 2 und 3 ein manuell betätigbarer Hebel oder Schieber 28 an den Ventilkolben 20 des
Druckbegrenzungsventils 14 gekoppelt. Dieser Schieber 28 ragt durch das
Ventilgehäuse in dichtender Weise nach Außen und ist an seinem frei vorragenden Ende mit einer Handhabe ausgebildet oder gekoppelt. Durch manuelle Betätigung der Handhabe kann somit der Ventilkolben 20 des Druckbegrenzungsventils 14 in eine Offenstellung zwangsverschoben und damit die Bypassleitung 12 für einen
Neutralumlauf beim Startvorgang der Brennkraftmaschine freigegeben werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kaltstartvenil mit einem Steuerkolben (20), mittels dem ein Ein- und
Ausgangsanschluss des Kaltstartventils fluidverbindbar sind, wobei dessen eine
Steuerseite mit dem Ausgangsanschluss des Kalttartventils verbunden ist und dessen andere Steuerseite mit einem Steuerdruckanschluss des Kaltstartventils verbunden und zusätzlich mit einer Vorspannfeder kraftbeaufschlagt ist, gekennzeichnet durch einen Zwangsschaltmechanismus (16) zur überlagerten oder unterstützenden Verschiebung des Steuerkolbens (20) für ein Verbinden des Ein- und Ausgangsanschlusses.
2. Kaltstartventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Zwangsschaltmechanismus (16) einen Elektromechanismus (18) hat, bestehend aus einem wahlweise bestrombaren Elektromagneten (24), über den eine Magnetkraft auf einen Magnetstößel (22) aufbringbar ist, der am Steuerkolben (20) vorzugsweise axial fixiert ist.
3. Kaltstartventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Elektromagnet (24) axial zum Magnetstößel (22) an einem Ventilgehäuse montiert ist, um bei wahlweiser Bestromung eine Zugkraft auf den Magnetstößel (22) in
Öffnungsrichtung des Steuerkolbens (20) auszuüben.
4. Kaltstartventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Elektromagnet (24) seitlich vom Magnetstößel (22) an einem Ventilgehäuse montiert ist, um bei wahlweiser Bestromung eine Druckkraft auf den Magnetstößel (22) in
Öffnungsrichtung des Steuerkolbens (20) auszuüben.
5. Kaltstartventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Magnetstößel (22) an einer Seuerseite des Steuerkolbens (20) mit diesem verastet ist.
6. Kaltstartventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Steuerkolben (20) eine seine beiden Steuerseiten verbindende Axialbohrung (26) hat, in der im Bereich einer Steuerseite eine innere Hinterschneiduhg ausgebildet ist und der Magnetstößel (22) eine Rastkante hat, die mit der Hinterschneidung in Formschluss bringbar ist.
7. Kaltstartventil nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, dass der
Zwangsschaltmechanismus (16) einen Schieber (28) hat, der an dem Steuerkolben (20) befestigt und manuell für ein Verschieben des Steuerkolbens (20) betätigbar ist.
EP10754425A 2009-10-20 2010-09-06 Kaltstartventil Withdrawn EP2490924A1 (de)

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EP2490924A1 true EP2490924A1 (de) 2012-08-29

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EP10754425A Withdrawn EP2490924A1 (de) 2009-10-20 2010-09-06 Kaltstartventil

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