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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Startersystem für ein Fahrzeug
nach Anspruch 1.
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Aus
der
GB 426 882 ist eine
Motorstartersteuerung bekannt, wobei Einrichtungen, die die ständige Tendenz
aufweisen, den Starter in einen Betriebszustand zu versetzen, durch
Einrichtungen ersetzt werden, die auf eine Eigendrehung des Motors ansprechen,
um den Starter während
einer derartigen Drehung in den Nicht-Betriebszustand zu versetzen
und dort zu halten. Diese bekannte Motorstartersteuerung weist auch
ein Antriebsritzel auf, das in ein Tellerrad eines Verbrennungsmotors
eingreifen kann, einen Startermotor, der das Antriebsritzel drehbar
antreibt, eine Vorspanneinrichtung zum Eingreifen des Antriebsritzels
in das Tellerrad, ein Antriebsritzelstellglied zum Trennen des Antriebsritzels
vom Tellerrad gegen eine Vorspannkraft der Vorspanneinrichtungen
und eine Steuerungseinrichtung zum Trennen, die bewirkt, dass das
Antriebsritzelstellglied während des
Startens des Verbrennungsmotors arbeitet, wodurch bewirkt wird,
dass das Antriebsritzel von dem Tellerrad getrennt wird.
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Sowohl
zur Umwelt- und Ressourcenschonung als auch zur Kraftstoffeinsparung
wird unter der Bezeichnung „Eco-Run
bzw. „wirtschaftliche
Fahrweise" dafür gesorgt,
dass ein Fahrzeugverbrennungsmotor abgeschaltet wird (d. h. der
Leerlauf gestoppt wird), während
abgewartet wird, dass sich ein Verkehrssignal ändert. Eine Verfahrensentwicklung beinhaltet
ein automatisches Versetzen des Fahrzeugs in einen Leerlaufstoppzustand,
sogar ohne Betrieb durch den Fahrer. Dann wird der Verbrennungsmotor
automatisch während
eines Startbetriebs durch den Fahrer gestartet. In Verbindung mit einer
solchen Eco-Run-Technik ist es erforderlich, dass ein Verbrennungsmotor
rasch aus dem Leerlaufstoppzustand gestartet wird, um einen Verkehrsstau
und einen Verschleiß des
Starters zu verhindern. Die einfachste Art und Weise, dies zu erreichen,
ist das Antriebsritzel des Starters mit dem Verbrennungsmotor-Tellerrad
in Eingriff zu halten.
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Diese
Technik ist beispielsweise in der japanischen Patentschrift 8261117
offenbart. Wenn jedoch das Antriebsritzel und das Tellerrad konstant
in Eingriff stehen, kommt es während
des Fahrzeugbetriebs durch die Eingriffnahme von beiden Zahnrädern zu
einer Geräuschentwicklung
und es wird dadurch auch die Lebenszeit des Antriebsritzels, das den
geringeren Durchmesser und auch eine kleine Anzahl von Zähnen aufweist,
gekürzt.
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In
Anbetracht dessen beschreibt die japanische Patentschrift Hei 11-30139
eine Starterelektromagnetspule, die während des Leerlaufstoppzustands
mit Energie versorgt wird, wodurch ermöglicht wird, dass das Antriebsritzel
mit dem Tellerrad Eingriff nimmt, so dass während des Startens des Motors
das Antriebsritzel mit dem Tellerrad in Eingriff gelangt und durch
einen Elektromotor angetrieben wird. Diese Veröffentlichung sieht jedoch während des Leerlaufstoppzustands
nur „eine
Magnetspule vor zum Steuern der Eingriffnahme des Starterantriebsritzels,
die mit Energie versorgt wird, um das Antriebsritzel mit dem Tellerrad
in Eingriff zu bringen".
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Die
bloße
Energieversorgung der Magnetspule versetzt jedoch häufig das
Antriebsritzel nicht in Eingriff mit dem Tellerrad. Insbesondere
wird das Antriebsritzel herausgedrückt, wenn die Startermagnetspule
mit Energie versorgt wird, doch wenn die Zähnestellung des Antriebsritzels
und des Tellerrads nicht übereinstimmen,
stoßen
das Antriebsritzel und das Tellerrad an jeweiligen Stirnflächen aneinander an
und das Antriebsritzel greift nicht in das Tellerrad ein. Es ist
daher anhand der in der vorstehenden Veröffentlichungsschrift offenbarten
Angaben unmöglich,
zum Anlassen bzw. Starten des Verbrennungsmotors das Antriebsritzel
in eine positive Eingriffnahme mit dem Tellerrad zu bringen.
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Eine
andere Technik zum Reduzieren der Verbrennungsmotorstartzeit beinhaltet
eine Eingriffnahme eines Antriebsritzels mit dem Tellerrad zu einem
vorherigen Zeitpunkt durch ein Antriebsritzelstellglied. In der
Ruheposition (Leistung AUS) ist jedoch das Antriebsritzel vom Tellerrad
getrennt. Während
dem Leerlaufstoppzustand muss das Zahnradstellglied eingeschaltet
werden, um das Antriebsritzel mit dem Tellerrad in Eingriff zu halten,
was während des
Leerlaufbetriebs eine konstante elektrische Leistung erfordert,
wodurch insbesondere die Batterie entleert wird, wenn sie nicht
wieder aufgeladen wird, während
der Motor nicht läuft.
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An
Anbetracht dieser und anderer Nachteile nutzt die vorliegende Erfindung
einen Startschritt und einen Zurückversetzungsschritt
in der genannten Reihenfolge. Bei dem vorbereitenden Startschritt wird
das Starterantriebsritzel zumindest auf halbem Wege durch eine Ausdrückeinrichtung
herausgedrückt,
um zu bewirken, dass das Antriebsritzel an das Tellerrad stößt oder
mit diesem Eingriff nimmt. Durch das Herausdrücken des Antriebsritzels wird das
Antriebsritzel axial in Richtung des Tellerrads bewegt, wobei ein
Herausdrücken
des Antriebsritzels umfasst ist, wenn man dies von der Seite des
Elektromotors betrachtet, und das Antriebsritzel auf die Seite des
Verbrennungsmotors gezogen wird. Beim Startschritt (dem zweiten
Schritt) wird das Antriebsritzel durch einen Startermotor gedreht
und nimmt mit dem Tellerrad Eingriff. Dann wird der Verbrennungsmotor
angelassen und gestartet. Bei dem Zurückversetzungsschritt (dem dritten
Schritt) wird das Antriebsritzel wieder in seine ursprüngliche
Position zurückversetzt,
die vom Tellerrad beabstandet ist.
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Dementsprechend
wird in einem Leerlaufstoppzustand der vorbereitende Schritt ausgeführt, bei
dem das Antriebsritzel zumindest halbwegs in Richtung des Tellerrads
durch die Ausdrückeinrichtung
des Starters herausgedrückt
wird. Dabei stößt das Starter-Antriebsritzel
an das Tellerrad bzw. nimmt mit ihm Eingriff. In vielen Fällen sind
die Antriebsritzelverzahnung und die Tellerradverzahnung in ihrer
Positionierung nicht übereinstimmend,
und das Antriebsritzel stößt an die
Stirnfläche
des Tellerrads und wird durch die Ausdrückeinrichtung gegen das Tellerrad
gedrückt.
Wenn jedoch die Antriebsritzelverzahnung und die Tellerradverzahnung
positionsmäßig übereinstimmen,
wird das Antriebsritzel ausreichend tief herausgedrückt und
nimmt mit dem Tellerrad Eingriff.
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Wenn
anschließend
der Fahrzeugführer
die Bremse löst,
wird der Leerlaufstoppzustand aufgehoben und der Startschritt ausgeführt, wobei
das Antriebsritzel gedreht wird. Wenn das Antriebsritzel in dem
vorstehenden vorbereitenden Schritt am Tellerrad anstößt, nimmt
dann das Antriebsritzel mit dem Tellerrad während seiner um eine Teilung
verlaufenden Umdrehung Eingriff und wird ferner in eine ausreichend
tiefe Eingriffnahme mit dem Tellerrad gedrückt. Wenn das Antriebsritzel
mit dem Tellerrad Eingriff nimmt, da das Antriebsritzel bereits
gegen das Tellerrad gedrückt
worden ist, nimmt das Antriebsritzel mit dem Tellerrad Eingriff,
wenn es sich zu drehen beginnt. Dadurch wird eine Stoßbewegung beim
Einrücken
auf einen äußerst geringen
Grad reduziert. Wenn umgekehrt das Antriebsritzel bereits mit dem
Tellerrad in dem vorbereitenden Schritt in Eingriff gebracht worden
ist, dreht das Antriebsritzel das Tellerrad unmittelbar mit. Nachdem
das Antriebsritzel mit dem Tellerrad Eingriff genommen hat, wird der
Verbrennungsmotor auf diese Weise durch einen Elektromotor, der
das Antriebsritzel und das Tellerrad antreibt, angelassen und gestartet.
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Schließlich wird
der Zurückversetzungsschritt
beim Anlassen bzw. Starten des Verbrennungsmotors ausgeführt, wodurch
das Starterritzel wieder in seine ursprüngliche Position zurückversetzt wird,
die vom Tellerrad beabstandet ist. Während eines normalen Motorbetriebs
wird das Antriebsritzel daher vom Tellerrad beabstandet und führt zu keinen Einrückgeräuschen oder
Verschleißerscheinungen. Grundsätzlich wird
der Zurückversetzungsschritt nach
dem Starten des Verbrennungsmotors ausgeführt, doch der Verbrennungsmotor
kann nicht gestartet werden, selbst nachdem er dem Startschritt unterzogen
worden ist, obwohl dies selten der Fall ist. Daher kann der Zurückversetzungsschritt
auch ein einem solchen Fall ausgeführt werden. Das Startersystem
wird vorzugsweise unmittelbar wieder gestartet.
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In
dem vorbereitenden Schritt stößt das Antriebsritzel
an eine Stirnfläche
des Tellerrads an oder nimmt mit dem Tellerrad Eingriff. Wenn daher
das Antriebsritzel sich im Startschritt zu drehen beginnt, ist die
Stoßbewegung
beim Einrücken äußerst gering. Wenn
das Antriebsritzel bereits mit dem Tellerrad Eingriff genommen hat,
tritt keine Stoßbewegung beim
Einrücken
auf. Dabei werden Geräuschentwicklung
und Vibrationen reduziert und eine Dauerhaftigkeit des gesamten
Starters einschließlich
des Antriebsritzels erhöht.
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Zweitens
stößt das Antriebsritzel
in dem vorbereitenden Schritt an das Tellerrad oder nimmt mit ihm
Eingriff, wie zuvor angemerkt wurde. Bei dem Startschritt verschiebt
sich daher das Antriebsritzel unmittelbar aus seinem Anstoßzustand
gegen das Tellerrad in seinen Eingriffzustand mit dem Tellerrad. Wenn
das Antriebsritzel bereits mit dem Tellerrad in dem vorbereitenden
Schritt in Eingriff gelangt ist, wird der Verbrennungsmotor bei
der Drehung des Antriebsritzels angelassen. Folglich wird der Verbrennungsmotor
rasch gestartet.
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Drittens
wird beim Zurückversetzungsschritt nach
dem Starten des Verbrennungsmotors das Antriebsritzel in seine ursprüngliche
Position zurückversetzt
und verlässt
das Tellerrad, so dass während
eines normalen Verbrennungsmotorbetriebs das Antriebsritzel vom
Tellerrad beabstandet wird. Somit dreht sich das Antriebsritzel
während
des normalen Verbrennungsmotorbetriebs nicht, und daher wird die Dauerhaftigkeit
des Starters einschließlich
des Antriebsritzels verbessert. Zudem wird die Geräuscharmut
während
des Fahrzeugbetriebs intensiviert, weil das Antriebsritzel während des
Fahrzeugbetriebs keine Einrückgeräusche erzeugt.
Somit wird gemäß dem Verbrennungsmotorstartverfahren
in einem Leerlaufstoppzustand eine Stoßbewegung beim Einrücken des
Antriebsritzels vermindert und der Verbrennungsmotor aus einem Leerlaufstoppzustand rasch
gestartet.
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Bei
einem anderen Aspekt beinhaltet der vorbereitende Schritt einen
Einrückschritt,
bei dem der Startermotor für
sehr kurze Zeit mit Energie versorgt wird, wodurch bewirkt wird,
dass das Antriebsritzel sich geringfügig dreht und dadurch das Antriebsritzel mit
dem Tellerrad in Eingriff gehalten wird. Selbst wenn dementsprechend
im vorbereitenden Schritt das Starterantriebsritzel einmal gegen
eine Stirnfläche
des Tellerrads stößt, kann
das Antriebsritzel mit dem Tellerrad in Eingriff gehalten werden,
indem der Startermotor nur für
eine sehr kurze Zeit im Eingriffschritt mit Energie versorgt wird.
Insbesondere wenn der Elektromotor für nur sehr kurze Zeit mit Energie versorgt
wird, um das Antriebsritzel nur ein wenig zu drehen, da das Antriebsritzel
bereits am Tellerrad anstößt, dreht
sich das Antriebsritzel in eine Winkelposition, wo es in das Tellerrad
eingreift, und es gelangen beide in Eingriff. In diesem Fall muss
sich das Antriebsritzel nicht auf einmal vollständig drehen. Stattdessen muss
sich das Antriebsritzel nur zu einer Winkelposition drehen, die
einer Teilung der Antriebsritzelverzahnung entspricht. Alternativ
kann die kurzzeitige Energieversorgung für den Elektromotor mehrmals
wiederholt werden, und in diesem Fall kann ein einzelner Drehwinkel
des Antriebsritzels geringer sein als eine Teilung.
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Bei
dem Eingriffschritt ist die Energieversorgungszeit für den Elektromotor
sehr kurz, so dass die Drehwinkelgeschwindigkeit des Antriebsritzels
im Vergleich zum Startschritt sehr gering ist und das Antriebsritzel
langsam mit dem Tellerrad Eingriff nimmt. Dementsprechend tritt
eine geringe Stoßbewegung beim
Einrücken
des Antriebsritzels auf und die Dauerhaftigkeit des Starters wird
ferner verbessert. Da darüber
hinaus die Stoßbewegung
beim Einrücken durch
die Insassen des Fahrzeugs überhaupt
nicht wahrgenommen wird, bestehen keine Bedenken, dass sich die
Insassen ob der Stoßbewegung
beunruhigen könnten.
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Wenn
der Eingriffschritt somit in dem vorbereitenden Schritt ausgeführt wird,
befindet sich das Antriebsritzel bereits in einem ausreichend tiefen
Eingriff mit dem Tellerrad, wenn der Startschritt nach Beendigung
des Leerlaufstoppzustands ausgeführt wird.
Im Startschritt tritt daher keine Stoßbewegung beim Einrücken auf,
wodurch die Geräusche
und die Stoßbewegung
während
des Startens unterdrückt werden
und die Dauerhaftigkeit des Starters verbessert wird. Da das Antriebsritzel
außerdem
bereits mit dem Tellerrad in Eingriff steht, wird zudem der Verbrennungsmotor
angelassen, sobald der Startschritt beginnt und somit das Starten
des Verbrennungsmotors rascher bewirkt wird.
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Gemäß dieser
zweiten Einrichtung werden daher neben den vorstehenden Effekten,
die durch die erste Einrichtung erreicht werden, die Geräuscharmut
während
des Startens des Verbrennungsmotors intensiviert und die Dauerhaftigkeit
des Starters weiter verbessert, und der Startvorgang des Verbrennungsmotors
wird daher beschleunigt.
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Bei
einem anderen Aspekt wird das Antriebsritzel mit dem Tellerrad vorher
in Kontakt gebracht, um die zum Starten des Verbrennungsmotors erforderliche
Zeit ab dem Leerlaufstoppzustand zu kürzen, wodurch ein elektrischer
Leistungsverbrauch unterdrückt
wird. Das Antriebsritzelstellglied wird beim Starten des Verbrennungsmotors
getrennt und das Antriebsritzel gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung
vom Tellerrad getrennt.
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Im
Leerlaufstoppzustand gelangt das Antriebsritzel mit dem Tellerrad
durch die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung in Eingriff. Somit
befindet sich die Ruheposition dort, wo das Antriebsritzel mit dem
Tellerrad durch die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung in Eingriff
gelangt. Selbst wenn das Antriebsritzel mit dem Tellerrad während des
Stillstands bzw. Stopps des Verbrennungsmotors in Eingriff steht,
wird keine elektrische Leistung verbraucht. Selbst wenn daher die
Fahrzeugstoppzeit aufgrund eines Leerlaufbetriebs lang wird oder
wenn die Fahrzeugstopphäufigkeit
aufgrund eines Verkehrsstaus zunimmt, wird ein Batterieverbrauch
unterdrückt.
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Da
das Antriebsritzel mit dem Tellerrad während des Leerlaufstopps in
Eingriff steht, ist zudem keine Eingriffzeitaufwand während des
Startens des Verbrennungsmotors erforderlich und daher wird der Zeitaufwand
für den
Startvorgang des Verbrennungsmotors aus einem Leerlaufstoppzustand
verkürzt.
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Bei
einem anderen Aspekt wird, wenn das Antriebsritzel vom Tellerrad
getrennt ist, das Antriebsritzel vom Tellerrad durch die mechanische
Eingriffeinrichtung getrennt gehalten, wodurch keine Energie zum
Trennen des Antriebsritzels vom Tellerrad während des Betriebs des Verbrennungsmotors
notwendig ist. Folglich wird der Stromverbrauch unterdrückt.
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Gemäß der Einrichtung
nach Anspruch 1, wird bei Stopp des Verbrennungsmotors das Freigabestellglied
betrieben, um das Antriebsritzel mit dem Tellerrad in Eingriff zu
bringen, wodurch es bei einem geringen Leistungsverbrauch möglich ist,
das Zahnrad in eine Ruheposition zurückkehren zu lassen (Eingriffsposition
mit dem Tellerrad).
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Weitere
Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden anhand der
nachstehend angeführten,
ausführlichen
Beschreibung ersichtlich. Es ist zu beachten, dass die ausführliche
Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obgleich diese auf
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung hinweisen, ausschließlich Veranschaulichungszwecken
dienen sollen, da verschiedene Änderungen und
Modifizierungen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung für Fachleute
anhand dieser ausführlichen
Beschreibung offenbar werden. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm, das eine Konfiguration eines Startersystems
darstellt, das in der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet
wird;
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2 ist
ein Flussdiagramm, das einen Arbeitsablauf der ersten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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3 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Startersystem in einer zweiten
Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
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4 ist
ein Flussdiagramm, das einen Arbeitsablauf der zweiten Ausführungsform
darstellt;
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5 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Startersystem in der dritten
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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6 ist
ein schematisches Diagramm eines Startersystems für ein Fahrzeug
gemäß der Erfindung;
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7 ist
ein Flussdiagramm, das eine Steuerung für einen Startermotor gemäß der Erfindung darstellt;
und
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8 ist
ein Flussdiagramm, das eine Steuerung für sowohl ein Antriebsritzelstellglied
als auch ein Freigabestellglied gemäß der Erfindung darstellt.
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Bei
einem Verbrennungsmotorstartverfahren in einem Leerlaufstoppzustand
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verbrennungsmotor aus einem
vorübergehenden Fahrzeug-Stoppzustand,
d. h. aus einem Leerlaufstoppzustand bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor,
erneut gestartet. Gemäß dem Verbrennungsmotorstartverfahren
dieser Ausführungsform
werden ein vorbereitender Schritt, ein Startschritt und ein Zurückversetzungsschritt,
der nachstehend beschrieben werden, nacheinander unter Verwendung
eines Startersystems ausgeführt,
wie es in 1 gezeigt ist, um einen Verbrennungsmotor
aus einem Leerlaufstoppzustand zu starten.
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Das
Startersystem, das in dieser Ausführungsform verwendet wird,
wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet einen Starter 1,
der mit einem Magnetschalter 2 versehen ist, ein Relais 3 zum Öffnen und Schließen eines
Hauptkontakts 21 des Magnetschalters 2 und einer
Batterie B und eine Steuerung 4, die den Starter 1 und
das Relais 3 steuert.
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Der
Starter 1 weist ein Antriebsritzel 12 auf, das
mit einem Zapfen versehen ist, um axial beweglich zu sein. Der Magnetschalter 12 dient
als Herausdrückeinrichtung,
die das Antriebsritzel 12 in Richtung des Tellerrads R
des Verbrennungsmotors E herausdrückt. Ein Elektromotor 11 treibt
das Antriebsritzel 12 drehend an. Der Magnetschalter 2 ist
mit einer Elektromagnetspule 22 versehen, die eine Einziehspule
und eine Haltespule aufweist, einem Plunger 23, der durch
die Elektromagnetspule 22 angezogen wird, und der Hauptkontakt 21 wird
durch den Plunger 23 geöffnet
und geschlossen. Ein Ende des Antriebshebels 13 mit einer
Antriebsfeder (nicht gezeigt), die daran befestigt ist, ist mechanisch
mit einem Ende des Plunger 23 verbunden. Der Magnetschalter 2 bewirkt,
dass das Antriebsritzel 12 durch den Antriebshebel 13 in Richtung
des Tellerrads R herausgedrückt
oder von dem Tellerrad 2 eingefahren wird. Wenn der Magnetschalter 2 den
Plunger 23 anzieht und das Antriebsritzel 12 an
eine Stirnfläche des
Tellerrads R stößt, wird
das Antriebsritzel 12 mit der Vorspannkraft der Antriebsfeder
in Richtung des Tellerrads R gedrängt.
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Bei
dem Relais 3 handelt es sich normalerweise um ein AUS-Relais,
das sich zwischen einer positiven Klemme der Batterie B und einem
Batterieanschluss des Hauptschalters 21 öffnet und
schließt. Nur
während
eine Relaisspule 32 durch die Steuerung mit Energie versorgt
wird, schließt
das Relais 3 einen Relaiskontakt 31.
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Die
Steuerung 4, die einen Mikrocomputer beinhaltet, steuert
den Magnetschalter 2 des Starters 1 und das Relais 3 gemäß verschiedener
Signale einschließlich
eines Verbrennungsmotor-Umdrehungssignals und eines Bremspedalpositionssignals.
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Beim
Verbrennungsmotorstartverfahren wird der Verbrennungsmotor während eines
Leerlaufstoppzustands gemäß dieser
Ausführungsform
aus einem Leerlaufstoppzustand gestartet, indem der vorbereitende
Schritt, der Startschritt und der Zurückversetzungsschritt der Reihe
nach ausgeführt
werden.
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Anschließend erfolgt
nachstehend eine Beschreibung über
wesentliche Punkte des vorbereitenden Schritts, des Startschritts
und des Zurückversetzungsschritts.
Zunächst
wird im vorbereitenden Schritt das Antriebsritzel 12 des
Starters 1 zumindest halbwegs durch den Magnetschalter 2 (eine
Herausdrückeinrichtung)
herausgedrückt,
so dass das Antriebsritzel an das Tellerrad R des Verbrennungsmotors
E stößt oder
mit diesem in Eingriff gelangt. Anschließend wird beim Startschritt
das Antriebsritzel 12 durch den Elektromotor 11 des
Starters 1 drehbar angetrieben, und das sich drehende Antriebsritzel gelangt
mit dem Tellerrad R in Eingriff, dann wird der Verbrennungsmotor
angelassen und gestartet. Schließlich wird im Zurückversetzungsschritt
der Magnetschalter 2 zurückversetzt, wodurch dem Antriebsritzel 12 ermöglicht wird,
in seine ursprüngliche Position
zurückzukehren,
die von dem Tellerrad R beabstandet ist. In diesem Schritt wird
der Elektromotor 11 nicht mit Energie versorgt.
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Das
Verbrennungsmotorstartverfahren während eines Leerlaufstoppzustands
gemäß dieser Ausführungsform
wird gemäß dem Verfahren
eines Flussdiagramms ausgeführt,
das in 2 gezeigt ist. Bevor das Verbrennungsmotorstartverfahren
dieser Ausführungsform
ausgeführt
wird, stellen die Schritte S1 und S2 sicher, dass das Fahrzeug mit
eingeschaltetem Zündschalter
des Schlüsselschalters
K gestoppt worden ist. Anschließend
wird in den Schritten S3 und S4 sicher gestellt, dass bei Empfang
eines Befehlssignals zum automatischen Stoppen des Verbrennungsmotors
E der Verbrennungsmotor automatisch gestoppt wurde und in einen
Leerlaufstoppzustand gelangt ist.
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Unmittelbar
danach wird der vorbereitende Schritt in den Verarbeitungsschritten
S5 und S6 ausgeführt,
in denen der Magnetschalter 2 arbeitet und das Antriebsritzel 12 gegen
das Tellerrad R durch den Antriebshebel 13 mit einer daran
befestigten Antriebsfeder geschoben wird. In diesem Zustand und während des
Bestimmungsschritts S7 wird ein Bereitschaftszustand nach Beendigung
des vorbereitenden Schritts beibehalten, während ein Befehlssignal abgewartet
wird, das beispielsweise beim Loslassen des Bremspedals durch den
Fahrzeugführer
erzeugt wird und das bewirkt, dass der Verbrennungsmotor E automatisch
startet.
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Wenn
ein Startsignal für
den Verbrennungsmotor E in Schritt S7 automatisch erfasst wird,
wird der Startschritt in den Verarbeitungsschritten S8 bis S10 ausgeführt. Der
Magnetschalter 2 wird in dem vorbereitenden Schritt betätigt und
der Hauptkontakt 21 ist bereits geschlossen. Wenn die Relaisspule 32 daher
mit Energie versorgt wird und der Relaiskontakt 31 im Verarbeitungsschritt
S8 schließt,
wird der Elektromotor 11 im Verarbeitungsschritt S9 mit
Energie versorgt. Folglich wird das Antriebsritzel 12,
das durch die am Antriebshebel 13 angebrachte Antriebsfeder
gedrängt
wird, in einen tiefen Eingriff mit dem Tellerrad R gebracht. Ferner
treibt der Elektromotor 11 das Antriebsritzel 12 und
versetzt es in Drehung, was zu einem Starten des Verbrennungsmotors
führt.
Um ein Starten des Verbrennungsmotors sicherzustellen, wird beispielsweise
der Elektromotor 11 für
eine vorbestimmte Zeit mit Energie versorgt, die für ein Starten
des Verbrennungsmotors genug ist, oder es wird der Zündimpuls
vom Verbrennungsmotor oder eine Abgabe eines Umdrehungssensors erfasst.
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Wenn
der Verbrennungsmotor im Schritt S10 startet, wird der Zurückversetzungsschritt
zuletzt ausgeführt.
Insbesondere in einem Verarbeitungsschritt S11 wird die Elektromagnetspule 22 des
Magnetschalters 2 nicht mit Energie versorgt. Wenn der Planger 23 dann
durch eine Rückstellfeder
(nicht gezeigt) wieder in seine ursprüngliche Position zurückversetzt
wird, kehrt auch das Antriebsritzel 12 durch den Antriebshebel 13 wieder
vom Tellerrad R in seine ursprüngliche
Position zurück.
In einem Verarbeitungsschritt S12 wird die Energieversorgung der
Relaisspule 32 beendet, und der Relaiskontakt 31 kehrt in
seine ursprüngliche
offene Position zurück.
Nun wird eine Reihe von Verbrennungsmotorstartvorgängen in
einem Leerlaufstoppzustand abgeschlossen.
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Anschließend kehrt
die Bestimmungslogik in 2 erneut wieder zum Start zurück, und
wartet dort den nächsten
Leerlaufstoppzustand ab.
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(Funktion und Effekt der ersten Ausführungsform)
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Da
das Verbrennungsmotorstartverfahren in einem Leerlaufstoppzustand
gemäß der vorliegenden
Erfindung wie vorstehend beschrieben konstruiert ist und gemäß dem vorstehenden
Verfahren ausgeführt
wird, werden folgende Funktionen und Effekte erzielt.
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Wenn
zunächst
ein Leerlaufstoppzustand auftritt, wird der vorbereitende Schritt
(Verarbeitungsschritte S5 und S6) ausgeführt, und das Starter-Antriebsritzel 12 wird
zumindest solange herausgedrückt,
bis es gegen das Tellerrad R des Verbrennungsmotors E durch den
Magnetschalter 2 des Starters 1 stößt. Folglich
stößt das Antriebsritzel 12 gegen
das Tellerrad R oder gelangt mit ihm in Eingriff. Da in vielen Fällen die
Antriebsritzelverzahnung 12 und die Verzahnung des Tellerrads
R positionsmäßig einander
nicht entsprechen, stößt das Antriebsritzel gegen
eine Stirnfläche
des Tellerrads R und wird durch den Magnetschalter 2 und
die Antriebsfeder gegen das Tellerrad gedrängt. Wenn hingegen die Antriebsritzelverzahnung
und die Tellerradverzahnung positionsmäßig einander entsprechen, wird
das Antriebsritzel 12 mit dem Tellerrad R ausreichend tief in
Eingriff gebracht.
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Anschließend wird
bei Loslösung
der Bremse durch den Fahrzeugführer
der Leerlaufstoppzustand aufgehoben und der Startschritt (Verarbeitungsschritte
S8–S10)
ausgeführt,
in dem das Antriebsritzel 12 durch den Elektromotor 11 des
Starters gedreht wird. Wenn folglich in dem vorstehend beschriebenen,
vorbereitenden Schritt das Antriebsritzel 12 gegen das
Tellerrad R stößt, greift
das Antriebsritzel 12 während
einer Umdrehung von einer Teilung des Antriebsritzels in das Tellerrad
ein und wird ferner in einen ausreichend tiefen Eingriff mit dem
Tellerrad geschoben. Wenn das Antriebsritzel 12 mit dem
Tellerrad R in Eingriff gelangt, da das Antriebsritzel bereits gegen
das Tellerrad geschoben worden ist und mit dem Tellerrad in Eingriff
gelangt, sobald sich dieses zu drehen beginnt, wird eine Stoßbewegung
beim Einrücken
auf einen äußerst geringen
Grad unterdrückt.
Wenn hingegen das Antriebsritzel 12 bereits mit dem Tellerrad
R in dem vorbereitenden Schritt in Eingriff gelangt ist, dreht das
Antriebsritzel das Tellerrad unmittelbar an. Somit wird der Verbrennungsmotor
E durch den Elektromotor 11 über das Antriebsritzel und
das Tellerrad angelassen und somit gestartet, nachdem das Antriebsritzel 12 mit
dem Tellerrad R in Eingriff gelangt ist.
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Schließlich wird
beim Starten des Verbrennungsmotors E der Zurückversetzungsschritt (die Verarbeitungsschritte
S11 und S12) ausgeführt,
wodurch das Antriebsritzel 12 des Starters 1 in
seine ursprüngliche
Position zurückversetzt
wird, die vom Tellerrad R des Verbrennungsmotors beabstandet ist.
Daher wird das Antriebsritzel 12 vom Tellerrad R während eines
normalen Verbrennungsmotorbetriebs beabstandet, und es kommt durch
das Antriebsritzel zu keinen Geräuschen
oder Abnutzungserscheinungen des Antriebsritzels.
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Da
das Verbrennungsmotorstartverfahren in einem Leerlaufstoppzustand
gemäß dieser
Ausführungsform
wie vorstehend arbeitet, werden folgende drei Effekte erzielt. Zunächst stößt im vorbereitenden Schritt
das Antriebsritzel 12 an eine Stirnfläche des Tellerrads R oder ist
bereits mit dem Tellerrad in Eingriff. Selbst wenn das Antriebsritzel 12 sich
im Startschritt zu drehen beginnt, ist die Stoßbewegung beim Einrücken äußerst gering.
Wenn das Antriebsritzel bereits mit dem Tellerrad in Eingriff steht,
tritt keine Stoßbewegung
beim Einrücken
auf. Dabei werden nicht nur Geräusche
und Vibrationen, die durch die Stoßbewegung beim Einrücken des
Antriebsritzels 12 bewirkt werden, während des Startens reduziert, sondern
auch die Dauerhaftigkeit des Starters 1 einschließlich des
Antriebsritzels wird verbessert.
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Zweitens,
stößt im vorbereitenden
Schritt das Antriebsritzel 12 gegen das Tellerrad R oder steht
bereits mit ihm in Eingriff, wie zuvor angemerkt wurde. Im Startschritt
wird das Antriebsritzel 12 daher unmittelbar aus seinem
Anstoßzustand
gegen das Tellerrad in seinen Eingriffszustand mit dem Tellerrad R
verschoben. Wenn das Antriebsritzel 12 im vorbereitenden
Schritt bereits mit dem Tellerrad R in Eingriff steht, wird der
Verbrennungsmotor E bei Drehung des Antriebsritzels angelassen.
Folglich kann der Verbrennungsmotor E rasch bei geringer Verzögerung gestartet
werden.
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Drittens
kehrt im Zurückversetzungsschritt nach
dem Starten des Verbrennungsmotors das Antriebsritzel 12 wieder
in seine ursprüngliche
Position zurück
und verlässt
das Tellerrad R, so dass während eines
normalen Verbrennungsmotorbetriebs E das Antriebsritzel vom Tellerrad
beabstandet wird. Somit dreht sich das Antriebsritzel 12 während des
normalen Verbrennungsmotorbetriebs nicht, und die Dauerhaftigkeit
des Starters 1 einschließlich des Antriebsritzels wird
verbessert. Zudem wird die Geräuscharmut
während
des Fahrzeugbetriebs verbessert, da das Antriebsritzel 12 keine
Eingriffgeräusche
während
des Fahrzeugbetriebs erzeugt.
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Somit
wird gemäß dem Verbrennungsmotorstartverfahren
während
eines Leerlaufstoppzustands dieser Ausführungsform eine Stoßbewegung
beim Eingreifen des Antriebsritzels 12 in das Tellerrad
R verringert, und der Verbrennungsmotor E kann rasch aus einem Leerlaufstoppzustand
gestartet werden, während
sowohl eine hohe Dauerfestigkeit des Starters 1 als auch
Geräuscharmut
während
des Fahrzeugbetriebs erreicht werden.
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In
dem vorbereitenden Schritt kann ein Eingriffschritt verwendet werden,
der eine Energieversorgung des Elektromotors 11 des Starters 1 für nur sehr
kurze Zeit beinhaltet, wodurch bewirkt wird, dass das Antriebsritzel 12 sich
geringfügig
dreht und dadurch das Antriebsritzel mit dem Tellerrad R in Eingriff
gehalten wird. Gemäß dieser
Modifizierung kann das Antriebsritzel mit dem Tellerrad durch Energieversorgung
des Elektromotors 11 des Starters 1 für nur kurze
Zeit im Eingriffschritt im Eingriff gehalten werden, selbst wenn
das Antriebsritzel 12 des Starters 1 im vorbereitenden
Schritt gegen eine Stirnfläche
des Tellerrads R des Verbrennungsmotors E stößt. Insbesondere wenn der Elektromotor 11 für nur sehr
kurze Zeit mit Energie versorgt wir, um das Antriebsritzel 12 auch
nur ein bisschen zu drehen, da das Antriebsritzel bereits am Tellerrad
anstößt und durch
die Antriebsfeder gedrängt
wird, dreht sich das Antriebsritzel zu einer Winkelposition, in
der es mit dem Tellerrad R in Eingriff gelangt, und es gelangen so
beide in Eingriff. In diesem Fall muss das Antriebsritzel 12 sich
nicht einmal vollkommen drehen, sondern kann sich zu einer Winkelposition
drehen, die einer Teilung der Antriebsritzelverzahnung entspricht. Alternativ
kann die kurzzeitige Energieversorgung für den Elektromotor 11 mehrmals
wiederholt werden, und ein einziger Drehungswinkel des Antriebsritzels 12 kann
weniger als eine Teilung betragen.
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Während des
Eingriffschritts ist die Energieversorgungszeit für den Elektromotor 11 sehr
kurz, so dass die Drehwinkelgeschwindigkeit des Antriebsritzels 12 im
Vergleich zu der im Startschritt sehr kurz ist. Dementsprechend
dreht sich das Antriebsritzel langsam in einen Eingriff mit dem
Tellerrad R. Aus diesem Grund tritt eine geringe Stoßbewegung
zum Einrücken
des Antriebsritzels 12 auf, und die Dauerhaftigkeit des
Starters 1 wird weiter verbessert. Zudem wird die Stoßbewegung
beim Einrücken
von den Insassen des Fahrzeugs nicht wahrgenommen.
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Wenn
somit der Einrückschritt
in dem vorbereitenden Schritt ausgeführt wird, steht das Antriebsritzel 12 bereits
ausreichend tief mit dem Tellerrad R in Eingriff, wenn der Startschritt
nach der Beendung des Leerlaufstoppzustands ausgeführt wird.
Im Startschritt tritt daher keine Stoßbewegung beim Einrücken auf,
wodurch Geräusche
und Stoßbewegungen während des
Startens des Verbrennungsmotors unterdrückt und die Dauerhaftigkeit
des Starters 1 verbessert werden. Darüber hinaus wird der Verbrennungsmotor
E angelassen, sobald der Startschritt beginnt, und somit wird das
Starten des Verbrennungsmotors rascher ausgeführt wird, da das Antriebsritzel 12 bereits
mit dem Tellerrad in Eingriff steht. Gemäß dieser Modifizierung werden
daher neben den vorstehenden Effekten, die durch die erste Ausführungsform
erreicht werden, die Geräuscharmut
während des
Startens des Verbrennungsmotors und die Dauerhaftigkeit des Starters 1 weiter
verbessert, und das Starten des Verbrennungsmotor kann rascher erfolgen.
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In
einem Startersystem, das für
ein Verbrennungsmotorstartverfahren in einem Leerlaufstoppzustand
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wie in 3 gezeigt
ist, ist ein Relais 3 normalerweise EIN und ein Relaiskontakt 31 wird
geschlossen, wenn eine Relaisspule 32 nicht mit Energie
versorgt wird. Das Startersystem, das in dieser Ausführungsform
verwendet wird, unterscheidet sich von dem in der ersten Ausführungsform
verwendeten Startersystem. In dieser Ausführungsform unterscheidet sich
zudem die Konfiguration eines verwendeten Schlüsselschalters K etwas von der,
die in dem Startersystem in der ersten Ausführungsform verwendet wird.
Der Schlüsselschalter
K, der in der zweiten Ausführungsform
verwendet wird, weist eine Magnetspulenspule 22 als Magnetschalter
auf, der direkt von der Batterie B mit Energie versorgt werden kann.
Dementsprechend ist die Steuerungslogik ebenfalls in Bezug auf jene
ordentlich modifiziert, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird.
Auch ist das Startersystem in dieser Ausführungsform im Grunde mit dem
identisch, das in der ersten Ausführungsform verwendet wird.
Daher kann der Verbrennungsmotor E gestartet werden, selbst wenn
die Steuerung 4 ausfallen sollte, wodurch ermöglicht wird,
die Relaisspule 32 des Relais 31 mit Energie zu
versorgen. Da insbesondere der Relaiskontakt 31 geschlossen
ist, kann der Verbrennungsmotor E gestartet werden, indem der Schlüsselschalter
K manuell betätigt
wird und dadurch bewirkt wird, dass der Magnetschalter 2 direkt von
der Batterie B betrieben wird.
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(Startverfahren in der zweiten Ausführungsform)
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Das
Verbrennungsmotorstartverfahren in einem Leerlaufstoppzustand gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen vorbereitenden Schritt,
einen Startschritt und einen Zurückversetzungsschritt,
wobei in einer Anfangsstufe des vorbereitenden Schritts ein Eingriffschritt
umfasst ist. Das Verbrennungsmotorstartverfahren dieser Ausführungsform
wird nachstehend gemäß dem in
dem Flussdiagramm von 4 veranschaulichten Verfahren
beschrieben.
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Das
Verbrennungsmotorstartverfahren in einem Leerlaufstoppzustand gemäß dieser
Ausführungsform
ist mit dem in der ersten Ausführungsform identisch,
bis darauf, dass in den Schritten S1 bis S4 bestimmt wird, dass
das Fahrzeug in einen Leerlaufstoppzustand eingetreten ist. Im Leerlaufstoppzustand
wird der vorbereitende Schritt ausgeführt, und in einem Verarbeitungsschritt
S5 arbeitet der Magnetschalter 2, und das Antriebsritzel 12 wird
zumindest halbwegs herausgedrückt,
damit es am Tellerrad R anstößt oder
mit ihm Eingriff nimmt. Dabei wird der Relaiskontakt 31 des
Relais 3 geschlossen, so dass beim Schließen des
Hauptkontakts 21 des Magnetschalters 2 in Schritt
S51 der Elektromotor 11 des Starters 1 nur für sehr kurze
Zeit mit Energie versorgt wird. In dem Verarbeitungsschritt 552,
der folgt, wird die Relaisspule 32 nach Verstreichen einer
vorbestimmten Zeit mit Energie versorgt, und bis zum Öffnen des
Relais 31 wird der Elektromotor 11 mit Energie
versorgt und das Antriebsritzel 12 wird nur geringfügig gedreht.
Dabei nimmt das Antriebsritzel 12 mit dem Tellerrad R Eingriff
und wird mittels des Magnetschalters 2 und des Antriebshebels 13 tiefer
mit dem Tellerrad R fest in Eingriff gebracht. Somit wird in einer
Anfangsstufe des vorbereitenden Schritts ein Eingriffschritt ausgeführt, wobei
der Elektromotor 1 nur für sehr kurze Zeit mit Energie
versorgt wird, um das Antriebsritzel nur sehr geringfügig zu drehen,
wodurch das Antriebsritzel mit dem Tellerrad in Eingriff gehalten
wird.
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Nachdem
das Relais 3 sich geöffnet
hat und die Versorgung der elektrischen Leistung an den Elektromotor 11 des
Starters 1 abgestellt worden ist, verschiebt sich der Fluss
auf einen Bestimmungsschritt S7, der auf die Ausgabe eines Befehlssignal wartet,
um den Verbrennungsmotor E automatisch aus einem Leerlaufstoppzustand
zu starten. Wenn dieses automatische Startbefehlssignal erfasst
wird, wird die Versorgung der elektrischen Leistung an die Relaisspule 32 des
normalerweise geschlossenen Relais 3 in einem Verarbeitungsschritt
S71 gestoppt, wobei der Relaiskontakt 31 sich schließt und der Elektromotor 11 des
Starters mit Energie versorgt wird. Dabei startet der Verbrennungsmotor
E bei Verarbeitungsschritt S10. In einem Verarbeitungsschritt S11,
der nun folgt, wird die Versorgung der elektrischen Leistung an
die Elektromagnetspule 22 des Magnetschalters 2 gestoppt
und der Magnetschalter und das Antriebsritzel 12 kehren
in ihre ursprünglichen
Positionen zurück.
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Somit
wird in den Schritten S71 bis S10 der Startschritt ausgeführt, in
dem das Antriebsritzel 12 durch den Elektromotor 11 gedreht
wird und der Verbrennungsmotor E durch das Antriebsritzel 12,
das mit dem Tellerrad R Eingriff nimmt, angelassen und gestartet.
Anschließend
wird in Schritt S11 das Antriebsritzel 12 in seine ursprüngliche
Position zurückversetzt,
in der es von dem Tellerrad R wie in der ersten Ausführungsform
beabstandet ist.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Stoßbewegung
beim Einrücken
zwischen dem Antriebsritzel 12 und dem Tellerrad R vermindert,
und der Verbrennungsmotor E kann rasch aus einem Leerlaufstoppzustand
gestartet werden, während
die Anforderungen an sowohl die Dauerhaftigkeit des Starters 1 als auch
Geräuscharmut
erfüllt
werden. Zudem wird auch die Geräuscharmut
während
des Startens des Verbrennungsmotors weiter eingedämmt und
die Dauerhaftigkeit des Starters 1 weiter verbessert, da das Antriebsritzel 12 bereits
mit dem Tellerrad R im vorbereitenden Schritt in Eingriff gelangt
ist. Zusätzlich
wird der Verbrennungsmotor rascher gestartet.
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Wie
zuvor angemerkt worden ist, kann ferner, selbst wenn die Steuerung
ausfällt,
wodurch ermöglicht
wird, die Relaisspule 32 des Relais 3 mit Energie
zu versorgen, da der Relaiskontakt 31 geschlossen ist,
kann der Verbrennungsmotor E durch Betreiben des Schlüsselschalters
K gestartet werden und dadurch der Magnetschalter 2 direkt
von der Batterie B betätigt
werden. In dieser und den vorherigen Ausführungsformen kann ein üblicher
als Massenartikel hergestellter Starter 1 in dem Startersystem
verwendet werden, wobei kein neu konfigurierter Starter notwendig
wird. Somit wird es möglich,
eine bereits bestehende Produktionsausrüstung wirksam zu verwenden.
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[Dritte Ausführungsform]
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Bei
einem in einem Verbrennungsmotorstartverfahren verwendeten Startersystem
in einem Leerlaufstoppzustand gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Magnetschalter 2, der
in der ersten Ausführungsform
mit einer anziehenden Magnetspule 2 ohne Hauptschalter 21 verwendet
wird, ersetzt. Andere bauliche Belange des Startersystems dieser
dritten Ausführungsform sind
mit jenen im Startersystem der ersten Ausführungsform identisch. Zudem
ist die Steuerungslogik der Steuerung 4 für die Magnetspule 22 und
das Relais 3 mit denen der ersten Ausführungsform identisch. Da ein
Starter 1 den anziehende Magnetspule 2' ohne den Hauptkontakt 21 anstelle
des Magnetschalters 2 verwendet, kann der Starter 1 kostengünstig hergestellt
werden.
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Das
Arbeitsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird gemäß dem Flussdiagramm
von 2 ausgeführt,
vorausgesetzt, der Magnetschalter 2 wird in den Verarbeitungsschritten
S5 und S11 durch die anziehende Magnetspule 2' ersetzt. Es
ist möglich,
ein Verbrennungsmotorstartverfahren in einem Leerlaufstoppzustand
auszuführen,
das einen Eingriffschritt umfasst, der der ersten Modifizierung der
ersten Ausführungsform
entspricht.
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung einer vierten Ausführungsform. 6 ist
ein Diagramm eines Erregerschaltkreises in einem Startersystem für ein Fahrzeug,
das die vorliegende Erfindung verkörpert. Ein Starter 100 zum
Starten eines Verbrennungsmotors ist mit einem Startermotor 200 zum
Anlassen eines Verbrennungsmotors und einem Magnetschalter 300 zum
Ein- und Ausschalten des Startermotors 2 versehen. Bei
dem Startermotor 200 handelt es sich um einen hinreichend
bekannten Starter, der, wenn er mit Energie versorgt wird, ein Drehmoment
zum Antreiben des Verbrennungsmotors erzeugt. In dieser Ausführungsform
besteht der Startermotor 200 aus einer Feldspule 2a und
einem Anker 2b mit einer Ankerspule, die darauf befestigt
ist.
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Eine
Spule 3a des Magnetschalters 300 ist mit einer
Fahrzeugbatterie durch ein Starterrelais 4 verbunden. Beim
Einschalten des Starterrelais 4 wird die Spule 3a des
Magnetschalters 300 mit Energie versorgt und erzeugt eine
Magnetkraft, um den Magnetschalter 300 einzuschalten, bei
dem es sich um einen normalerweise offenen beweglichen Kontakt handelt.
In dieser Ausführungsform
gibt es zwei Erregerschaltkreise, die eine Spule 4a des
Starterrelais 4 mit Energie versorgen.
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In
einem Erregerschaltkreis wird die Spule 4a des Starterrelais 400 direkt
mit der Batterie 5 durch einen Schlüsselschalter 6 verbunden,
und wenn der Schlüsselschalter 6 mit
einem Starteranschluss 6a verbunden wird, wird die Spule 4a des Starterrelais 400 mit
Energie versorgt und eine Magnetkraft erzeugt, um das Starterrelais 400 einzuschalten,
das normalerweise ein offener beweglicher Kontakt ist. Bei dem anderen
Erregerschaltkreis, versorgt eine Startsteuerungseinrichtung (die
nachstehend als „Start-ECU" bezeichnet wird),
wenn der Schlüsselschalter 6 mit
einem EIN-Anschluss 6b verbunden ist, die Spule 4a des
Starterrelais 4 mit Energie, woraufhin das Starter-Relais 400 eingeschaltet wird.
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Wie
vorstehend angemerkt, arbeitet die das Starter-Relais 4 steuernde
Start-ECU 7,
um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn das Fahrzeug sich aus
einem Stoppzustand, wie z.B. bei einem Verkehrssignal, bewegt.
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Genauer
gesagt wird der Magnetschalter 300 eingeschaltet, um den
Startermotor 3 mit Energie zu versorgen, während die
Start-ECU 7 ein „automatisches
Startsignal" von
einer Verbrennungsmotorsteuerungseinrichtung empfängt (eine
ECU für
den Verbrennungsmotor). Die ECU für den Verbrennungsmotor ist
mit einem Eco-Run-System-Steuerungsabschnitt
für ein
Eco-Run-System versehen, das, wenn das Fahrpedal losgelassen und
die Bremse gedrückt
wird, den Verbrennungsmotor automatisch anhält und bewirkt, dass der Verbrennungsmotor
startet, bevor das Fahrzeug beginnt sich nach dem Lösen der
Bremse zu bewegen. Zum Starten des Verbrennungsmotors ab dem Stopp
durch das Eco-Run-System gibt die Verbrennungsmotor-ECU das vorstehende
automatische Startsignal an die Start-ECU 7 aus.
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Anschließend erfolgt
unter Bezugnahme auf 7 eine Beschreibung zum Steuern
des Startermotors 200 durch die Start-ECU 7. Zunächst bestimmt
die ECU 7, ob der Schlüsselschalter 6 mit dem
EIN-Anschluss 6b verbunden ist (Schritt S100). Ist er dies
nicht, kehrt der Fluss zu Schritt S100 zurück. Ist es der Fall, wird bestimmt,
ob das automatische Startsignal von der Verbrennungsmotor-ECU (Schritt
S2) empfangen worden ist. Wenn das Ergebnis bei Schritt S200 negativ
ist, kehrt der Fluss zu Schritt S100 zurück.
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Wenn
der Schritt S200 bestimmt, dass die Verbrennungsmotor-ECU das automatische
Start-Signal ausgegeben hat, wird die Spule 4a des Starter-Relais 400 mit
Energie versorgt (Schritt S300). Folglich wird das Starter-Relais 400 eingeschaltet, wird
die Spule 3a des Magnetschalters 300 wird Energie
versorgt, um den Magnetschalter einzuschalten, und die Batterie 5 ist
mit dem Startermotor 2 verbunden, so dass der Startermotor 200 den
Verbrennungsmotor anlässt.
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Anschließend wird
bestimmt, ob das automatische Startsignal, das von der Verbrennungsmotor-ECU übertragen
worden ist, beendet worden ist (Schritt S4). In anderen Worten wird
bestimmt, ob der Verbrennungsmotor mit dem Starten des Startermotors 2 gestartet
worden ist, die Verbrennungsmotor-Drehzahl N größer ist als ein vorbestimmter
Wert N0 (N > N0) und
die Verbrennungsmotor-ECU die Ausgabe des automatischen Startsignals
gestoppt hat. Wenn das Ergebnis negativ ist, kehrt der Fluss zu
Schritt S400 zurück,
weil das Starten des Verbrennungsmotors noch nicht abgeschlossen
ist. Wenn Schritt S400 affirmativ ist (Verbrennungsmotor gestartet),
wird der Starter 100 gestoppt. Das heißt, dass die Spule 4a des
Starterrelais 400 ausgeschaltet wird, um den Magnetschalter 300 auszuschalten (Schritt
S500). Dabei wird die Energieversorgung des Startermotors 200 gestoppt
und der Starter 100 stoppt.
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Der
Starter 100 ist mit einem Antriebsritzel 110 versehen,
das in der Lage ist, mit einem Tellerrad 10 des Verbrennungsmotors
Eingriff zu nehmen und von ihm gelöst zu werden. Das Antriebsritzel 110 wird durch
den Startermotor 2 drehbar angetrieben. Das Antriebsritzel 110 ist
an einer Position angeordnet, wo es mit dem Tellerrad 10 durch
eine Vorspannkraft einer metallischen Feder (die der Vorspanneinrichtung,
die nicht gezeigt ist, entspricht) Eingriff nimmt. Der Starter 100 ist
mit einem Antriebsritzel-Stellglied 130 zum
Trennen des Antriebsritzels 110 vom Tellerrad 10 gegen
die Vorspannkraft der Feder versehen. Das Antriebsritzel-Stellglied 130,
das in dieser Ausführungsform
verwendet wird, besteht aus einer Antriebsritzel-Betätigungsspule 13a und
einem Antriebsritzel-Betätigungsmagnetspule 13b,
die bewirkt, dass das Antriebsritzel 110 vom Tellerrad 10 durch
Magnetkraft getrennt wird, die durch die Antriebsritzel-Betätigungsspule
erzeugt wird.
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Die
Antriebsritzel-Betätigungsmagnetspule 13b wird
durch eine Steuerungseinrichtung zum Trennen betrieben, die in der
Start-ECU 7 programmiert ist. Die Steuerungseinrichtung
zum Trennen bewirkt, dass das Antriebsritzel-Stellglied 130 während des
Startens des Verbrennungsmotors betrieben wird, wodurch das Antriebsritzel 110 vom
Tellerrad 10 getrennt wird. Nachstehend wird ein konkretes Beispiel
angegeben. Die Start-ECU 7 ist vorgesehen, um die Verbrennungsmotor- Drehzahl von der
Verbrennungsmotor-ECU einzugeben und um zu bewirken, dass das Antriebsritzel-Stellglied
arbeitet, um das Antriebsritzel 110 vom Tellerrad 10 bei
Erhöhung der
Verbrennungsmotor-Drehzahl N auf einen höheren Wert als den vorbestimmten
Wert N0 (N > N0) zu erhöhen.
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Der
Starter 100 ist mit einer mechanischen Eingriffeinrichtung 14,
die, bei Trennung des Antriebsritzels 110 vom Tellerrad 10 mechanisch
mit einem Element Eingriff nimmt (der Antriebsritzel-Betätigungsmagnetspule 13b in
dieser Ausführungsform), das
sich einstückig
mit dem Antriebsritzel 110 bewegt, um das Antriebsritzel
vom Tellerrad 10 getrennt zu halten. Die mechanische Eingriffeinrichtung
ist ein eingreifender ausgeschnittener Bereich 14a, der
in der Antriebsritzel-Betätigungsmagnetspule 13b ausgebildet
ist, und ein eingreifendes Stück 14b zur
Eingriffnahme mit dem ausgeschnittenen Bereich 14a. Bei
Trennung des Antriebsritzels 110 vom Tellerrad 10 nimmt
das Eingriffstück 14b mit
dem ausgeschnittenen Bereich 14a automatisch Eingriff,
um das Antriebsritzel 110 vom Tellerrad 10 getrennt
zu halten. Die Antriebsritzel-Betätigungsmagnetspule 13b gleitet
einstückig
mit dem Antriebsritzel 110 und ist in Bezug auf das Antriebsritzel 110 drehbar
und dreht sich nicht, wenn sich das Antriebsritzel 110 dreht.
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Ferner
ist der Starter 100 mit einem Freigabe-Stellglied zum Freigeben
des mechanischen Eingriffzustands der mechanischen Eingriffeinrichtung versehen.
Das in dieser Ausführungsform
verwendete Freigabe-Stellglied 15 beinhaltet eine Freigabe-Spule 15a und
eine Freigabe-Magnetspule 15b, die mit dem Eingriffstück 14b versehen
ist, das durch eine Magnetkraft getrennt wird, die von der Freigabe-Spule 15a erzeugt
wird.
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Die
Freigabe-Magnetspule 15b wird durch eine Steuereinrichtung
zur Eingriffnahme betrieben, die in der Start-ECU 7 programmiert
wird. Wenn der Verbrennungsmotor AUS ist, bewirkt die Steuerungseinrichtung
zur Eingriffnahme, dass das Freigabe-Stellglied 15 arbeitet,
und gibt den mechanisch erwirkten Eingriffszustand der mechanischen
Eingriffeinrichtung 14 frei, wodurch ermöglicht wird,
dass das Antriebsritzel 110 mit dem Tellerrad 10 Eingriff
nimmt. Als Beispiel wird das Freigabe-Stellglied 15 betrieben,
um das Antriebsritzel 110 mit dem Tellerrad 10 in
Eingriff zu bringen, wenn die Verbrennungsmotor-Drehzahl N, die
Eingabe von der Verbrennungsmotor-ECU, null beträgt (N = 0).
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Anschließend erfolgt
unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 8 eine Beschreibung über eine
Steuerung des Antriebsritzel-Stellglieds 130 und des Freigabe-Stellglieds 15 durch
die Start-ECU 7. Die Start-ECU 7 bestimmt zunächst, ob der
Verbrennungsmotor arbeitet (Schritt S11). Das heißt, dass
die Start-ECU 7 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor manuell
oder durch das Eco-Run-System gestartet worden ist. Genauer gesagt,
bestimmt die Start-ECU, ob die Verbrennungsmotor-Drehzahl N nach
dem Starten des Verbrennungsmotors höher ist als die vorbestimmte
Verbrennungsmotor-Drehzahl N0 (N > N0).
Wenn das Ergebnis in Schritt S110 negativ ist, bestimmt die ECU 7, dass
der Verbrennungsmotor nicht gestartet worden ist, und der Fluss
kehrt zu Schritt S110 zurück,
um das Antriebsritzel 110 und das Tellerrad 10 miteinander
in Eingriff zu halten.
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Wenn
das Ergebnis bei Schritt S110 affirmativ ist, d. h. wenn der Verbrennungsmotor
gestartet worden ist, trennt das Antriebsritzel-Stellglied 130 das
Antriebsritzel 110 vom Tellerrad 10 (Schritt S120).
Genauer gesagt wird die Antriebsritze-Betätigungsspule 13a eingeschaltet,
bis eine vollständige Trennung
des Antriebsritzels 110 vom Tellerrad 10 erreicht
ist, wodurch bewirkt wird, dass das Antriebsritzel vom Tellerrad 10 getrennt
wird. Der Steuerzeitpunkt, zu dem die Antriebsritzel-Betätigungsspule 13a ausgeschaltet
werden soll, kann unter Verwendung einer Zeitschaltuhr oder durch
Anordnen eines Sensors in einer solchen Weise eingestellt werden, dass
die Antriebsritzel-Betätigungsspule 13a bei
einer Trennung des Antriebsritzels 110 vom Tellerrad 10 ausgeschaltet
wird. Wenn das Antriebsritzel 110 vom Tellerrad 10 getrennt
wird, nimmt der ausgeschnittene Bereich 14a der Antriebsritzel-Betätigungsmagnetspule 13b mit
dem Eingriffstück 14b Eingriff,
wodurch das Antriebsritzel 110 vom Tellerrad 10 getrennt
gehalten wird.
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Anschließend wird
bei Schritt S130 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor gestoppt worden ist.
Das heißt,
dass eine Bestimmung gemacht wird, ob der Verbrennungsmotor manuell
oder durch Leerlaufstopp unter Verwendung des Eco-Run-System gestoppt worden
ist. Genauer gesagt wird bestimmt, ob die Verbrennungsmotor-Drehzahl N null ist
(N = 0). Wenn nicht, arbeitet der Verbrennungsmotor, und der Fluss
kehrt zu Schritt S130 zurück,
um das Antriebsritzel vom Tellerrad getrennt zu halten. Wenn nicht,
wird jedoch der Verbrennungsmotor gestoppt, trennt das Freigabe-Stellglied den ausgeschnittenen Bereich 14a und
das Eingriffstück
voneinander (Schritt S140). Das heißt, dass die Freigabespule 15a vorübergehend
eingeschaltet wird, um die Eingriffnahme zwischen dem ausgeschnittenen
Bereich 14a und dem Eingriffstück 14b freizugeben.
Folglich wird das Antriebsritzel 110 in die Ruheposition
zurückgeschoben
und nimmt mit dem Tellerrad 10 durch die Wirkungsweise
der Feder Eingriff.
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(Effekt der Ausführungsform)
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Wie
in dieser Ausführungsform
gezeigt ist, erfolgt eine Eingriffnahme des Antriebsritzels 110 mit dem
Tellerrad 10 mit der Vorspannkraft der Feder, wenn der
Verbrennungsmotor manuell durch den Schlüsselschalter 6 gestoppt
wird oder wenn der Verbrennungsmotor durch Leerlaufstopp unter Verwendung
des Eco-Run-Systems gestoppt wird. Somit wird keine elektrische
Leistung verbraucht, da sich die Ruheposition da befindet, wo das
Antriebsritzel 110 mit dem Tellerrad 10 Eingriff
nimmt, selbst wenn beide miteinander in Eingriff stehen, während der Verbrennungsmotor
stillsteht. Selbst wenn die Fahrzeugstoppzeit aufgrund eines Leerlaufstopps
lange andauert oder selbst wenn die Frequenz des Fahrzeugsstopps
aufgrund eines Verkehrsstaus zunimmt, wird der Verbrauch der Batterie 5 unterdrückt.
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Während der
Verbrennungsmotor wie oben erwähnt
stillsteht, gelangt das Antriebsritzel 110 mit dem Tellerrad 10 in
Eingriff, so dass keine Eingriffszeit erforderlicht wird, wenn der
Verbrennungsmotor startet, und es ist möglich, die Zeit zu kürzen, die
zum Starten des Verbrennungsmotors in dem Eco-System erforderlich
ist. Wenn der Verbrennungsmotor startet, arbeitet das Antriebsritzel-Stellglied 130 und das Antriebsritzel 110 wird
vom Tellerrad 10 getrennt. Folglich greift das Eingriffstück 14b in
den ausgeschnittenen Bereich 14 ein, der in der Antriebsritzel-Betätigungsmagnetspule 13b ausgebildet
ist, wodurch das Antriebsritzel 110 vom Tellerrad 10 getrennt
bleibt. Folglich ist es nicht mehr notwendig, Energie zum Trennen
des Antriebsritzels 110 vom Tellerrad 10 zuzuführen, während der
Verbrennungsmotor arbeitet, und es ist daher möglich, den Verbrauch eines
elektrischen Stroms während
des Betriebs des Verbrennungsmotors zu unterdrücken.
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Wenn
der Verbrennungsmotor stillsteht, arbeitet das Freigabe-Stellglied 15,
um den ausgeschnittenen Bereich 14a und das Eingriffstück 14b außer Eingriff
zu bringen, so dass das Antriebsritzel 110 durch die Wirkung
der Feder als die Vorspanneinrichtung in seine Ruheposition zurückgeschoben wird.
Folglich besteht bei geringem Leistungsverbrauch die Möglichkeit,
das Antriebsritzel 110 in die Position der Eingriffnahme
mit dem Tellerrad 10 zurückzuversetzen, wobei es sich
bei dieser Position um die Ruheposition handelt.
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Somit
erlaubt der Starter 100, der in dieser Ausführungsform
beschrieben ist, nicht nur eine Verkürzung der Verbrennungsmotorstartzeit,
sondern erlaubt auch eine Unterdrückung des Betrags der elektrischen
Leistung, die das Verbrennungsmotorstartersystem einschließlich des
Starters 110 für
das Eco-Run-System
verbraucht.
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Die
Schaltkreiskonfiguration, die Konfiguration des Starters 100 und
wie diese zu steuern sind, was in der vorstehenden Ausführungsform
beschrieben ist, sind lediglich beispielhaft für die Erläuterung der Ausführungsform
und können
nach Bedarf abgeändert
werden.
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Obgleich
die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf die Verwendungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung Bezug nehmen, wird darauf hingewiesen, dass
die vorliegende Erfindung auf andere Anwendungen, Modifizierungen
und Variationen derselben angewendet werden kann und nicht auf die
hierin bereitgestellte Offenbarung begrenzt ist.