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.