JP2000314364A - 内燃機関の始動のための始動装置 - Google Patents

内燃機関の始動のための始動装置

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JP2000314364A JP2000100740A JP2000100740A JP2000314364A JP 2000314364 A JP2000314364 A JP 2000314364A JP 2000100740 A JP2000100740 A JP 2000100740A JP 2000100740 A JP2000100740 A JP 2000100740A JP 2000314364 A JP2000314364 A JP 2000314364A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタータモータによる始動装置のもとでピニ
オンとリングギヤの噛合結合の際に個々の歯における過
負荷の発生を避けるべく滑らかな結合が適時行われるよ
うに改善を行うこと。 【解決手段】 開ループ制御装置および／または閉ルー
プ制御装置は、メイン噛合の開始後にスタータモータを
まず遮断し、十分な深さの噛合いの後でスタータモータ
をまず部分負荷で駆動し、それに続いて全負荷で駆動す
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リングギヤを有す
る内燃機関の始動のための始動装置であって、スタータ
モータと、アーマチュアシャフトによって駆動されるピ
ニオンとを有しており、該ピニオンは内燃機関のリング
ギヤへ噛合可能であり、前記ピニオンのための事前噛合
機構と、開ループ制御装置および／または閉ループ制御
装置とを有しており、該開ループ制御装置および／また
は閉ループ制御装置は、低減された速度でピニオンの事
前噛合を生じさせるための事前噛合機構のクロック制御
による制御機能と、スタータモータの制御機能とを備え
ており、それによってスタータモータは、ピニオンとリ
ングギヤが歯先対歯先位置にある場合に、パルス電流動
作モードによってピニオンを歯先対間隙位置へ回転させ
る、内燃機関の始動のための始動装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願 DE 19702932
A1 明細書からは、噛合用リレー（ソレノイドスイッ
チ）によって引き起こされるピニオンの事前噛合速度が
低減され、プルインコイルと噛合いアーマチュアの間の
磁力が噛合アーマチュアの引き寄せ期間中に低減され
る、始動装置が公知である。このピニオンの低減された
事前噛合速度から、歯先対歯先位置のもとでピニオンと
リングギヤの間で低減された当接速度が形成され、それ
によって衝突の衝撃が緩和される。ピニオンの事前噛合
の間に、同時にスタータモータとピニオンは大幅に低減
された回転数で駆動される。この事前噛合速度とピニオ
ン回転速度が低減される期間には、事前噛合速度ないし
噛合リレーの吸引力が再び高められるさらなる期間が追
従する。噛合用リレーのアーマチュアコアの位置に依存
して、ないしはリレーにおける噛合用アーマチュアの最
大引き寄せ位置に達する直前に、スタータモータのメイ
ン電流スイッチが、噛合用リレーによって閉じられる。
この場合の欠点は、スタータモータの完全な始動電流が
投入された際のピニオンとリングギヤの十分に深い噛合
が保証されないことである。このことは次のようなこと
に結び付く。すなわちピニオンないしはリングギヤに対
してスタータモータの最大回転トルクが作用すると同時
にそのつどの歯側面の十分な耐久度が保証されず、個々
の歯において過負荷の危険性が生じ得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
したような従来の装置の欠点に鑑みこれを解消すべく改
善を行うことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置
は、メイン噛合の開始後にスタータモータをまず遮断
し、十分な深さの噛合いの後でスタータモータをまず部
分負荷で駆動し、それに続いて全負荷で駆動するように
構成されて解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】請求項１の特徴部分に記載された
本発明の装置によれば、スタータモータの１００％の始
動トルクがピニオンないしリングギヤに作用する前に、
リングギヤ内へのピニオンの十分な侵入深さが保証され
る。開ループおよび／または閉ループ制御装置を用い
て、スタータモータの噛合の開始後にまず負荷なしの切
換接続が行われる。このことは次のような利点となる。
すなわちピニオンとリングギヤの歯側面の間で大幅に低
減された摩擦作用しか生じない利点となる。さらにそれ
に伴って噛合応力に反作用する摩擦力が低減され、それ
によって噛合が加速される。さらにそれに伴って摩耗の
低減も達成される。ピニオンがリングギヤ内に十分な深
さで噛合すると、スタータモータはまず部分負荷で駆動
される。この利点は、スタータモータとピニオンの間の
ドライブトレーンの支えが、低減された回転トルクによ
って僅かな負荷しか受けないことである。このピニオン
とリングギヤの間の噛合ジオメトリはトルク負荷のもと
では応力に結び付き、そのため弾性に基づいてピニオン
軸とリングギヤ軸との間の間隔が拡大される。それに伴
って歯面噛合ジオメトリの変化が現れ、これは歯面への
負荷の増加に結び付く。それ故に始動トルクを制限する
こと、すなわちスタータモータを始動開始時点では部分
負荷のみで駆動させ、その後で始めて全負荷で駆動させ
るようにすることは有利である。
【０００６】本発明の別の有利な実施例及び改善例は従
属請求項に記載されている。
【０００７】特に有利には、事前噛合機構とスタータモ
ータが開ループ制御装置および／または閉ループ制御装
置によって相互に分離された電流回路とそれぞれ相互に
依存しないスイッチング素子を介して制御される。この
ことは前述してきた従来技術に比べて著しい利点とな
る。なぜならそれによってスタータモータに対するスイ
ッチング過程が噛合機構、例えば噛合アーマチュアや噛
合いスプリングなどの可動の質量体に左右されなくなる
からである。これによりスタータモータのスイッチング
は、ピニオンとリングギヤの本来の侵入深さまで良好に
調整される。さらなる別の利点はセンサの使用であり、
このセンサからはリングギヤとピニオンの相互位置情報
が検出されてもよい。これに関連する１つの有利な実施
例によれば、距離センサが使用され、それによって例え
ばリングギヤ内へのピニオンの侵入深さや歯先対歯先位
置（歯先同士が突合わされた状態）が導出可能である。
例えばそれに相応する信号から開ループ制御装置および
／または閉ループ制御装置は、歯先対歯先位置を識別
し、それによって開ループ制御装置および／または閉ル
ープ制御装置はピニオンの回転をスタートモータへのパ
ルス電流の通流によって制御し、これに基づいて、歯先
対間隙位置（歯先と間隙が突合わされた状態）までの誘
導を介して十分な深さの侵入を容易に実現することがで
きる。この侵入深さに依存させることにより、開ループ
制御装置および／または閉ループ制御装置は、負荷の伴
わない状態、ないしは遮断状態、または部分負荷による
始動状態などの制御を行う。ピニオンとリングギヤの歯
先対歯先位置を識別できる手段を備えた始動装置が装備
されている場合には、スタータモータを短い電流パルス
によって所期のように駆動制御し、それによって歯先対
間隙位置に容易にもたらすことができる。ピニオンが例
えば最低侵入深さでしか噛合していない場合でも、有利
にはスタートモータをクロック制御された部分負荷によ
って駆動させることができる。このことは、クロック制
御段、例えば電界効果トランジスタなどの電子的スイッ
チング素子を用いて比較的簡単に実現することができ
る。また開ループ制御装置および／または閉ループ制御
装置によって事前噛合機構が、回転数閾値を上回った後
で遮断されるように構成されている場合には、セルフラ
ンニング回転数に達した後で事前噛合機構を所期のよう
に遮断させて、ピニオンを噛合解除させることも可能で
ある。始動装置の開ループ制御装置および／または閉ル
ープ制御装置に関して、次のように構成することも可能
である。すなわち始動過程の個々の経過を、それぞれ事
前噛合、メイン噛合、始動回転、自走回転、噛合解除に
分けて形成し、これを時間制御して処理するかまたは一
部は時間制御で一部は距離制御および／または応力制御
して処理するように構成してもよい。始動過程は１つま
たは複数のセンサを用いてさらに時間的に最適化されて
もよい。この時間的最適化は例えば次のようにして行う
ことができる。すなわち歯先対間隙位置が識別されると
同時に歯先対間隙位置への誘導のためのピニオンの回転
を中止するようにして行うことができる。この歯先対間
隙位置状態の識別は、例えば次のようにして可能であ
る。すなわち距離センサがピニオンによって進んだ距離
を検出し、距離信号として開ループ制御装置および／ま
たは閉ループ制御装置へ送出するようにする。その際開
ループ制御装置および／または閉ループ制御装置が、所
定の距離に相応する距離信号を、予め設定された値（こ
れは歯先対間隙位置までピニオンが進んだ距離に相応）
と比較するならば、当該開ループ制御装置および／また
は閉ループ制御装置はピニオン位置の比較によって、２
つの異なる時点を歯先対歯先位置と歯先対間隙位置の間
で区別することができる。同じようなことは、最低侵入
深さとの関連にも当てはまる。この場合はここでもピニ
オンによって進んだ距離に相応する距離信号が既知の所
定のピニオン距離と比較され、そのようなピニオンによ
って進んだ距離から最低侵入深さが推測可能である。
【０００８】センサを用いたピニオン位置の検出は、種
々異なる方式で可能である。例えば距離センサとしてフ
ィールドプレートセンサを用いることも可能である。こ
の場合は、始動装置における事前噛合すべき構成部材に
固定された磁気フィルムがセンシングされ、それによっ
て距離に比例した信号が形成される。また別の手法では
例えば応力センサが事前噛合応力伝達部材に用いられ、
この場合は応力センサが特に歯先対歯先位置の検出に使
用される。内燃機関の回転数を検出することは、例えば
ピニオン回転数から間接的に内燃機関の回転数を推測す
るようにしても可能である。
【０００９】
【実施例】次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳
細に説明する。
【００１０】図１には、スタータモータ１１を備えた本
発明による始動装置１０が示されている。スタータモー
タは、アーマチュアシャフト１２と、直接歯付けされた
シャフト−ナベ連結部１３を介してドライブシャフト１
４と回転固定的に連結されており、この場合ドライブシ
ャフト１４は、アーマチュアシャフト１２上を直線的に
シフト可能である。ドライブシャフト１４は、オーバー
ランニングクラッチ１５を介してピニオン１６に結合さ
れている。ドライブシャフト１４、オーバーランニング
クラッチ１５、ピニオン１６は、アーマチュアシャフト
１２上を直線的にシフト可能である。さらに始動装置１
０は、電磁的プルインマグネット（連結用マグネットと
も称する）１９を備えており、その引込み移動量は直線
的にシフト可能なロッド２０によって、該ロッド２０に
枢着されたレバー２１と伝動部２２を介してドライブシ
ャフト１４に伝達される。これらのプルインマグネット
１９、ロッド２０、レバー２１、伝達部２２が事前噛合
機構２３を構成している。プルインマグネット１９並び
にスタータモータ１１は、開ループ制御装置および／ま
たは閉ループ制御装置２４によって制御される。この開
ループ制御装置および／または閉ループ制御装置２４
は、マイクロプロセッサ２５と切換ユニット２６および
切換ユニット２７を含んでいる。マイクロプロセッサ２
５は、回転数センサ２８の信号と距離センサ２９の信号
を評価する。これらのセンサはピニオン領域に位置固定
されて配設されている。マイクロプロセッサ２５は、選
択的に距離センサ２９の信号の代わりに、該距離センサ
２９に対して代替的に設けられる応力センサ３０の信号
を評価してもよい。
【００１１】図２のａ）のダイヤグラムには、開ループ
制御装置および／または閉ループ制御装置２４の入力側
ないし始動装置１０の入力側に印加される電圧の時間的
な電圧経過Ｕ１０が示されており、図２のｂ）には、電
磁的プルインマグネット１９における電圧経過Ｕ１９が
示されており、図２のｃ）には、スタータモータ１１に
関する電圧Ｕ１１の時間経過が示されており、図２の
ｄ）には、ピニオン１６のシフト距離ｓ16の時間経過が
示されており、図２のｅ）には始動スイッチ３２を介し
て通電される電流Ｉ32の理想的な時間経過が示されてい
る。
【００１２】開ループ制御装置および／または閉ループ
制御装置２４に前置接続されているスタートスイッチ３
２は、時点ｔ0で閉じられる（図２参照）。それにより
始動過程１０が投入される。それにより始動装置１０に
電圧Ｕ10が印加される。この電圧はバッテリ３３からの
電圧に相応する。同様に投入された切換ユニット２６は
時点ｔ0〜ｔ1の間の期間中にプルインマグネット１９に
クロック制御された電流Ｉ19を通電する。それに伴って
クロック制御されて動作するプルインマグネット１９の
引込みコイルが低減された吸引力をプルインマグネット
のコアに発生させる。このことはロッド２０とレバー２
１を介して伝達部２２とドライブシャフト１４およびピ
ニオン１６に対し、低減された事前噛合力を作用させる
こととなる。この低減された事前噛合力は結果的に、歯
先対歯先位置にある限りピニオン１６がリングギヤ３４
に低減された事前噛合力のみで当接することにつなが
る。この低減された事前噛合速度によっていわゆる“ソ
フト”な事前噛合いが生じる。図２に示された例では、
ピニオン１６が時点ｔ1でリングギヤに達しており、図
２のｄではこのことが事前噛合距離ｓ16によって示され
ている。距離センサ２９は、ピニオンの進んだ距離ｓ16
を検出し、これを距離信号として開ループ制御装置およ
び／または閉ループ制御装置２４に送出する。この距離
センサが例えば時点ｔ2でピニオン１６の距離を検出
し、続いて時点ｔ3で検出し、それにより開ループ制御
装置および／または閉ループ制御装置２４は図２のｄに
示されているように歯先対歯先位置を識別する。なぜな
ら同じ距離信号が続いていて距離変化の存在が無いから
である。開ループ制御装置および／または閉ループ制御
装置２４の一部であるマイクロプロセッサ２５は、さら
に切換ユニット２７を制御する。ピニオン１６とリング
ギヤ３４が歯先対歯先位置の場合では、スタータモータ
１１がピニオン１６をリングギヤ３４に対して回転させ
る。それに相応して時点ｔ4ではスタータモータ１１に
電流パルスが通電され、それによって最も良好なケース
では図２のｃとｄに示されているように、時点ｔ41まで
の１つのパルスのみで歯先対間隙位置が生じる。１つの
パルスのみでは不十分な場合には、この過程が繰り返さ
れてもよい。プルインマグネット１９がさらにクロック
制御された電流Ｉ19で作動されることによって、ピニオ
ン１６は事前噛合力によって最終的に噛合し、時点ｔ5
で最大噛合い深さに達する。この噛合の間スタータモー
タ１１は開ループ制御装置および／または閉ループ制御
装置２４によって遮断される。スタータモータ１１は、
開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置２４
が距離センサ２９または応力センサ３０を用いて十分な
深さの噛合い深さ、最低噛合い深さを識別した場合にの
み再びクロック制御されて通電される。このことを開ル
ープ制御装置および／または閉ループ制御装置２４は次
のようにして識別する。すなわちピニオン１６によって
進んだ距離に相応する距離センサ２９の距離信号をピニ
オン距離ｓ16の所定の値ｓvと比較することによって識
別する。
【００１３】応力センサ３０は、距離に比例した信号で
はなく応力に比例した信号を形成するので、この応力セ
ンサ３０を用いても、歯先対歯先位置またはストッパま
での完全な噛合状態を確実に識別することができる。こ
の２つのケースでは機械的な緊張力に基づいて上昇する
信号が発生し、その信号から２つの位置に内の１つが推
測される。それに対してこの応力センサはそのつどの信
号を開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置
２４に送出し、該開ループ制御装置および／または閉ル
ープ制御装置２４はこの信号を所定の基準値と比較し、
それによって歯先対歯先位置もしくは完全な噛合状態が
識別される。例えば図２のｅに示されているように時点
ｔ5において開ループ制御装置および／または閉ループ
制御装置２４が十分に深い噛合い深さを識別した場合に
は、マイクロプロセッサ２５は切換ユニット２７を制御
し、さらに時点ｔ6からはスタータモータ１１を、幾つ
かのパルス、例えば図２ｃに示しているように３つのパ
ルスを用いてまず時間的な手段のもとに部分負荷を加え
るべく駆動し、これによってスタータモータ１１の最大
出力の一部のみが伝達される。その後で内燃機関の始動
のためにスタータモータ１１はクロック制御されて部分
負荷でもって時点ｔ7の内燃機関の始動の完結時点まで
駆動される。切換ユニット２７のクロック段が移行抵抗
を伴っている場合（例えば電界効果トランジスタのケー
スのように）には、付加的に低減された電圧がスタータ
モータ１１に生じ、これによってスタータモータ１１の
出力は時間的な手段でもう一度低減する。内燃機関が所
定の回転数に達した場合には、すなわち自走回転が確実
となった後では、このことが例えば回転数センサ２８に
よって間接的に、当該始動装置の回転部材（例えばリン
グギヤ１６、オーバーランニングクラッチ１５、ドライ
バシャフト１４、アーマチュアシャフト１２など）にお
ける回転数測定を介して求められる。スタータモータ１
１または例えばピニオン１６が所定の回転数閾値を上回
った場合には、開ループ制御装置および／または閉ルー
プ制御装置２４がその有利な構成の中で事前噛合機構２
３とスタータモータ１１を時点ｔ8で遮断する。リター
ンスプリング３５によって確実な終端位置へのピニオン
１６の噛合解除が行われる。
【００１４】ピニオン１６が完全に噛合した場合には、
ピニオン１６に有効に作用する事前噛合力が低減され
る。なぜなら慣性力や摩擦力がもはや支配的ではなくな
るからである。その場合リターンスプリング３５の応力
だけが支配的となる。完全に噛合ったピニオン１６のも
とでもはや保持力のみでしかないような、事前噛合力の
低減は、プルインマグネット１９の引込みコイルを縮小
されたデューティー比で作動させることによって可能で
ある（図２ｂ参照）。引込みコイルのデューティー比を
変更する時点も、距離センサ２９によって決定すること
ができる。ピニオン１６が完全に噛合いこのことが開ル
ープ制御装置および／または閉ループ制御装置２４によ
って識別された後で始めてこのデューティー比の変更は
引き起こされる。
【００１５】さらなる別の変化例では次のようなことも
可能である。すなわち開ループ制御装置および／または
閉ループ制御装置２４は、ピニオン１６とリングギヤ３
４の事前噛合とメイン噛合、並びに内燃機関の始動回転
と自走回転を純粋に時間制御のみで処理することも可能
である。このことは当該始動装置がセンサ類を何も必要
としないことを意味する。それに従ってスタートスイッ
チ３２のスイッチオンの後で開ループ制御装置および／
または閉ループ制御装置２４が投入され、さらにプルイ
ンマグネット１９が所定の期間だけまず事前噛合のみに
おかれる。この第１の期間（例えば時点ｔ0〜ｔ2）にお
いてはピニオンが少なくともリングギヤ端面に達してい
なければならない。続く第２の期間（ここではピニオン
１６が場合によって歯先対歯先位置にある）では、スタ
ータモータ１１が少なくとも１つの電流パルスによって
（例えば時点ｔ4）短時間だけ回転される。この少なく
とも１つの電流パルスによっては次のことが保証されな
ければならない。すなわち目下の事前噛合力のもとでピ
ニオン１６がリングギヤ３４への最低侵入深さに達し得
ることが保証されなければならない。この最低侵入深さ
とは、そこからはリングギヤが少なくとも部分的にピニ
オン内へ噛合することが有効となりピニオンとリングギ
ヤの歯面間で応力の伝達が可能となるような深さを表し
ている。第３の期間（例えば時点ｔ6〜ｔ7）では、スタ
ータモータが切換ユニット２７によって短時間クロック
制御されて作動され、それによって確実でかつ十分な長
さの時間的に平均化された部分負荷動作が与えられる。
この第３の期間の後の第４の期間（例えば時点ｔ7〜ｔ
8）では、最終的にスタータモータ１１が全負荷で作動
される。これによって内燃機関は始動され自走回転す
る。第４の期間の終了後はプルインマグネット１９とス
タータモータ１１が開ループ制御装置および／または閉
ループ制御装置２４によって自動的に遮断され、ピニオ
ン１６がリターンスプリング３５によってその初期位置
へもたらされる。
【００１６】始動装置１０のこのような純粋な時間制御
の他に次のような制御も可能である。すなわち開ループ
制御装置および／または閉ループ制御装置２４が、一部
は時間制御で、そして一部は距離制御および／または応
力制御で、事前噛合、メイン噛合、始動回転、自走回転
を処理するようにしてもよい。このことは少なくとも距
離センサ２９および／または応力センサ３０が、信号を
開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置２４
に送信しなければならないことを意味する。この部分的
な時間制御と距離制御は、例えば次のようにしてもよ
い。すなわち事前噛合とメイン噛合は例えば距離制御で
実施し、それに対して部分負荷と全負荷での始動回転は
時間制御で実施するようにしてもよい。この部分的な時
間制御と部分的な応力制御は、事前噛合とメイン噛合が
応力制御されて経過し、部分負荷と全負荷での始動回転
は時間制御されることを意味している。１つまたは複数
のセンサ、例えば距離センサ２９、応力センサ３０、回
転数センサ２８またはそれらの可能な組合わせの１つが
用いられることによって、始動過程の経過を時間的に最
適化して制御することが可能となる。事前噛合、メイン
噛合、始動回転、自走回転および始動装置の遮断から形
成される始動過程の経過の純粋な時間制御は、それと共
にその時間経過の中で最適化され得る。距離センサ２９
を適用しそれを用いてメイン噛合を事前噛合の直後に識
別すれば、ピニオン１６とリングギヤの歯先対間隙位置
への到達のためのピニオンの回転を省くこともできる。
同じような目的と利点は、応力センサ３０の適用のもと
でも得られる。回転数センサ２８を適用するならば、遮
断時間または噛合解除時間を最適化することも可能であ
る。このことは、回転数センサ２８が間接的に例えばピ
ニオン回転数、内燃機関の回転数を開ループ制御装置お
よび／または閉ループ制御装置２４に伝達し、それらが
そこで予め設定された値と比較されることを意味する。
それにより内燃機関が自走回転数に達した後の時点ｔ8
では当該始動過程が終了する。
【００１７】距離センサ２９の可能な実施形態の１つ
は、例えばフィールドプレートセンサであり、この場合
は始動装置の事前噛合される構成部材に固定された磁化
フィルム３６がセンシングされ、その際にこのフィルム
に設けられている磁気的対向領域でピニオン距離に比例
する信号が形成される。応力センサ３０は、事前噛合機
構２３の事前噛合力を伝達する部材に固定される。１つ
の可能な配置は、レバー２１への応力センサの固定であ
る。この回転数センサ２８は、駆動要素の回転数が検出
されるように始動装置１０に固定される。そのような可
能な位置は、例えば伝達部１５の周面近傍であってもよ
く、それによってその回転数が検出可能となる。適用可
能な回転数センサ２８の構造変形例として、例えばホー
ルセンサやフィールドプレートセンサが用いられてもよ
い。
【００１８】図３に示されている始動装置１０は、図１
に示されているものと次の点で異なっている。すなわち
スタータモータ１１に対する切換ユニット２７がここで
は２つの異なる並列に切換え可能なスイッチング素子３
８および３９（これらはここでは電界効果トランジスタ
として用いられている）を制御している。ピニオン１６
の事前噛合は、図１および図２に対して説明したような
方式で行われる。マイクロプロセッサ２５によって歯先
対歯先位置が識別された場合には、切換ユニット２７が
次のように制御される。すなわちスイッチング素子３８
の導通接続によりスタータモータ１１が直列抵抗（前置
抵抗）４０を介して部分負荷で駆動されるように制御さ
れる。それにより歯先対歯先位置のもとで滑らかな噛合
への移行が可能となる。始動装置１０の第１実施例に類
似してリングギヤ３４とピニオン１６からなる伝動装置
を保護する上でスタータモータ１１がまず部分負荷で駆
動されるべき場合には、スタータモータ１１はこの直列
抵抗４０を介して通電される。ピニオン１６がリングギ
ヤ３４内へ十分な最低侵入深さで負荷なし接続のもとに
達した場合には、既に第１実施例で説明したように、ス
タータモータ１１がまず部分負荷でそしてその後全負荷
でもって通電される。それに対して図３に示されている
変化実施例では、切換ユニット２７によってスイッチン
グ素子３９が導通接続され、これによりスタータモータ
が直列抵抗４０なしで直接通電される。
【図面の簡単な説明】
【図１】開ループ制御装置および／または閉ループ制御
装置を備え、スタータモータがクロック制御されて駆動
される第１実施例としての始動装置を示した図である。
【図２】種々異なる電圧経過、電流経過、ピニオン距離
を時簡に依存して理想的に再現した信号図である。
【図３】開ループ制御装置および／または閉ループ制御
装置を備え、２つの相互に依存しないトランジスタ段が
スタートモータを制御し、それによって直列抵抗を介し
た通流または直接的な通流がなされる第２実施例として
の始動装置を示した図である。
【符号の説明】
１０ 始動装置 １１ スタータモータ １２ アーマチュアシャフト １４ ドライブシャフト １６ ピニオン ２４ 開ループ制御装置および／または閉ループ制
御装置 ２５ マイクロプロセッサ ２６，２７ 切換ユニット ２８ 回転数センサ ２９ 距離センサ ３２ スタートスイッチ ３３ バッテリ ３４ リングギヤ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 7/29 Ｈ０２Ｐ 7/29 Ｚ (72)発明者 ウーヴェ ダウラー ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスブルク アルト−ヴュルテムベルク−アレー 21

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リングギヤ（３４）を有する内燃機関の
    始動のための始動装置であって、 スタータモータ（１１）と、アーマチュアシャフト（１
    ２）によって駆動されるピニオン（１６）とを有してお
    り、該ピニオン（１６）は内燃機関のリングギヤ（３
    ４）へ噛合可能であり、 前記ピニオン（１６）のための事前噛合機構（２３）
    と、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置
    （２４）とを有しており、該開ループ制御装置および／
    または閉ループ制御装置（２４）は、低減された速度で
    ピニオン（１６）の事前噛合を生じさせるための事前噛
    合機構（２３）のクロック制御による制御機能と、スタ
    ータモータ（１１）の制御機能とを備えており、それに
    よってスタータモータ（１１）は、ピニオン（１６）と
    リングギヤ（３４）が歯先対歯先位置にある場合に、パ
    ルス電流動作モードによってピニオン（１６）を歯先対
    間隙位置へ回転させる形式のものにおいて、 前記開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置
    （２４）は、（時点ｔ 41からの）メイン噛合の開始後に
    スタータモータ（１１）をまず遮断し、十分な深さの噛
    合い（時点ｔ6から）の後でスタータモータ（１１）を
    まず部分負荷で駆動し、それに続いて（時点ｔ7から）
    全負荷で駆動するように構成されていることを特徴とす
    る始動装置。
  2. 【請求項２】 前記事前噛合機構（２３）とスタータモ
    ータ（１１）は、開ループ制御装置および／または閉ル
    ープ制御装置（２４）によって、相互に分離された電流
    回路並びにそれぞれ相互に依存しない切換ユニット（２
    ６，２７）を介して制御される、請求項１記載の始動装
    置。
  3. 【請求項３】 歯先対歯先位置の場合に歯先対間隙位置
    へ到達させるべく、スタータモータ（１１）が少なくと
    も１つの電流パルスによって駆動される、請求項１記載
    の始動装置。
  4. 【請求項４】 前記スタータモータ（１１）は部分負荷
    のもとにクロック制御によって駆動される、請求項１記
    載の始動装置。
  5. 【請求項５】 前記スタータモータ（１１）は部分負荷
    動作モードにおいて、移行抵抗を伴ったクロック段（２
    ７）によって制御される、請求項４記載の始動装置。
  6. 【請求項６】 前記スタータモータ（１１）に部分負荷
    動作モードのために直列抵抗（４０）が前置接続されて
    おり、前記スタータモータ（１１）はその切換ユニット
    （２７）に後置接続されたスイッチング素子（３８）に
    よってスイッチオンされる、請求項１記載の始動装置。
  7. 【請求項７】 前記直列抵抗（４０）は、スタータモー
    タ（１１）の全負荷駆動のために、さらなるスイッチン
    グ素子（３９）を介して橋絡接続されている、請求項６
    記載の始動装置。
  8. 【請求項８】 前記開ループ制御装置および／または閉
    ループ制御装置（２４）は、回転数センサ（２８）を用
    いて識別された回転数閾値の上回りの後に前記事前噛合
    機構（２３）とスタータモータ（１１）を遮断させるよ
    うに構成されている、請求項１から７いずれか１項記載
    の始動装置。
  9. 【請求項９】 前記開ループ制御装置および／または閉
    ループ制御装置（２４）は、ピニオンの事前噛合および
    メイン噛合、並びに内燃機関の始動回転および自走回転
    を時間制御により処理する、請求項１から８いずれか１
    項記載の始動装置。
  10. 【請求項１０】 開ループ制御装置および／または閉ル
    ープ制御装置（２４）は、部分的に時間制御され、部分
    的に距離制御および／または応力制御されてピニオン
    （１６）の事前噛合およびメイン噛合、並びに内燃機関
    の始動回転および自走回転を処理する、請求項１から８
    いずれか１項記載の始動装置。
  11. 【請求項１１】 前記ピニオンの事前噛合およびメイン
    噛合、並びに内燃機関の始動回転および自走回転は１つ
    または複数のセンサ（２８，２９，３０）を用いて時間
    的に最適化される、請求項１０記載の始動装置。
  12. 【請求項１２】 前記距離センサ（２９）は、ピニオン
    （１６）の進んだ距離を検出し、距離信号として開ルー
    プ制御装置および／または閉ループ制御装置（２４）に
    送出する、請求項１１記載の始動装置。
  13. 【請求項１３】 前記開ループ制御装置および／または
    閉ループ制御装置（２４）は、距離センサ（２９）の一
    定の信号のもとで第１の時点（ｔ2）と第２の時点
    （ｔ3）にて前記ピニオン（１６）とリングギヤ（３
    ４）の間の歯先対歯先位置を識別する、請求項１２記載
    の始動装置。
  14. 【請求項１４】 前記開ループ制御装置および／または
    閉ループ制御装置（２４）は、ピニオン（１６）によっ
    て進んだ距離に相応する距離信号を、ピニオン距離（ｓ
    16）の所定の値（ｓv）と比較し、当該ピニオン（１
    ６）によって進んだ距離からこのピニオン（１６）とリ
    ングギヤ（３４）の最低侵入深さを識別する、請求項１
    ２記載の始動装置。
  15. 【請求項１５】 前記距離センサ（２９）は、フィール
    ドプレートセンサであり、該センサは始動装置（１０）
    の事前噛合される構成部材に固定された磁気フィルム
    （３６）をセンシングし、該フィルムに設けられた磁気
    的対向領域に対してピニオン距離（ｓ16）に比例した信
    号が形成される、請求項１２記載の始動装置。
  16. 【請求項１６】 応力センサ（３０）を用いて歯先対歯
    先位置またはピニオン（１６）の完全な噛合状態が識別
    され、それに対して応力センサが相応の信号を開ループ
    制御装置および／または閉ループ制御装置（２４）に送
    出する、請求項１１記載の始動装置。
  17. 【請求項１７】 前記応力センサ（３０）は、前記事前
    噛合機構（２３）の事前噛合力伝達部材に固定されてい
    る、請求項１６記載の始動装置。
  18. 【請求項１８】 前記応力センサ（３０）は、レバー
    （２１）に固定されている、請求項１７記載の始動装
    置。
  19. 【請求項１９】 回転数センサ（２８）が内燃機関の回
    転数を直接かまたは間接的に検出し、回転数信号として
    前記開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置
    （２４）に送出する、請求項１１記載の始動装置。
  20. 【請求項２０】 前記回転数センサ（２８）は、被駆動
    要素、例えばピニオン（１６）の回転数を検出する、請
    求項１９記載の始動装置。
  21. 【請求項２１】 前記回転数センサ（２８）は、ホール
    センサまたはフィールドプレートセンサである、請求項
    ２０記載の始動装置。
  22. 【請求項２２】 前記ピニオン（１６）は、リターンス
    プリング（３５）を用いて噛合解除される、請求項１か
    ら２１いずれか１項記載の始動装置。
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