JP4643793B2

JP4643793B2 - Starter for starting an internal combustion engine

Info

Publication number: JP4643793B2
Application number: JP2000100740A
Authority: JP
Inventors: シュミットカール−オットー; ダウラーウーヴェ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-04-03
Also published as: EP1041275B1; JP2000314364A; EP1041275A1; DE50000203D1; DE19914904A1

Description

【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、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、この場合、前記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並びにそれぞれ相互に依存しない切換ユニットを介して制御されており、さらに、前記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（時点ｔ７から）全負荷で駆動し、さらに、前記開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置は、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しており、さらに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を用いて時間的に最適化され、さらに応力センサを用いて歯先対歯先位置またはピニオンの完全な噛合状態が識別され、それに対して前記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に送出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１４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１０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２５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３２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２１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ｓ_v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１１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２３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３４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〜ｔ8）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３８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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a starting device for starting an internal combustion engine having a ring gear,
A starter motor and a pinion driven by an armature shaft, the pinion being meshable with a ring gear of the internal combustion engine;
A pre-meshing mechanism for the pinion, and an open-loop control device and / or a closed-loop control device, the open-loop control device and / or the closed-loop control device for pre-meshing the pinion at a reduced speed. It has a control function by clock control of the pre-meshing mechanism to generate and a control function of the starter motor, so that the starter motor operates with a pulse current when the pinion and the ring gear are in the tip-to-tip position. The present invention relates to a starting device for starting an internal combustion engine that rotates a pinion to a tip-to-gap position according to a mode.
[0002]
[Prior art]
From the German patent application DE 19702932 A1, the pre-engagement speed of the pinion caused by the meshing relay (solenoid switch) is reduced and the magnetic force between the pull-in coil and the meshing armature is reduced during the pulling period of the meshing armature. Reduced starters are known. This reduced pre-engagement speed of the pinion creates a reduced contact speed between the pinion and the ring gear under the tip-to-tip position, thereby mitigating the impact of the collision. During the pre-engagement of the pinion, at the same time the starter motor and the pinion are driven at a significantly reduced speed. During the period in which the pre-engagement speed and the pinion rotation speed are reduced, a further period in which the pre-engagement speed or the suction force of the meshing relay is increased again follows. Depending on the position of the armature core of the meshing relay or just before reaching the maximum draw position of the meshing armature in the relay, the main current switch of the starter motor is closed by the meshing relay. The disadvantage in this case is that a sufficiently deep engagement between the pinion and the ring gear is not guaranteed when the complete starting current of the starter motor is applied. This leads to the following. That is, the maximum rotational torque of the starter motor acts on the pinion or ring gear, and at the same time, the sufficient durability of each tooth side surface is not guaranteed, and there is a risk of overloading on each tooth.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to make an improvement in view of the disadvantages of the conventional apparatus as described above.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the object includes a starter motor and a pinion driven by an armature shaft, the pinion being meshable with a ring gear of an internal combustion engine, a pre-meshing mechanism for the pinion, and an open loop A control device and / or a closed-loop control device, the open-loop control device and / or the closed-loop control device being controlled by clock control of a pre-meshing mechanism for producing pre-meshing of the pinion at a reduced speed Function and control function of the starter motor, so that the starter motor rotates the pinion to the tip-to-gap position by the pulse current operation mode when the pinion and the ring gear are in the tip-to-tip position. , in this case The pre-meshing mechanism and the starter motor are controlled by an open loop control device and / or a closed loop control device through current circuits separated from each other and a switching unit independent of each other. The loop control device and / or the closed loop control device first shuts off the starter motor after the start of the main mesh, drives the starter motor first with a partial load after a sufficient depth of mesh, and subsequently (from time t7) ) Drive at full load In addition, the open loop control device and / or the closed loop control device may be partially time controlled, partially distance controlled and / or stress controlled to pre-engage and main mesh the pinion and start rotation of the internal combustion engine. The pre-engagement and main meshing of the pinion, and the starting and self-running rotation of the internal combustion engine are optimized in time using one or more sensors, Sensors are used to identify the tip-to-tip position or pinion complete meshing state, for which the stress sensor sends a corresponding signal to the open-loop control device and / or the closed-loop control device. Configured and solved.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The device according to the invention as claimed in claim 1 ensures a sufficient penetration depth of the pinion into the ring gear before 100% of the starting torque of the starter motor acts on the pinion or ring gear. The Using an open-loop and / or closed-loop control device, a load-free switching connection is first made after the starter motor has been engaged. This has the following advantages. In other words, there is an advantage that only a greatly reduced frictional action is generated between the pinion and the tooth side surface of the ring gear. Along with this, the frictional force that counteracts the meshing stress is reduced, whereby the meshing is accelerated. Along with this, a reduction in wear is also achieved. When the pinion meshes with the ring gear at a sufficient depth, the starter motor is first driven with a partial load. The advantage is that the support of the drive train between the starter motor and the pinion is subjected to a small load due to the reduced rotational torque. The meshing geometry between the pinion and the ring gear is linked to stress under a torque load, so that the distance between the pinion shaft and the ring gear shaft is expanded based on elasticity. As a result, a change in the tooth surface meshing geometry appears, which leads to an increase in the load on the tooth surface. It is therefore advantageous to limit the starting torque, i.e. the starter motor is driven only with a partial load at the start of starting and then only driven at full load thereafter.
[0006]
Further advantageous embodiments and improvements of the invention are described in the dependent claims.
[0007]
It is particularly advantageous that the pre-meshing mechanism and the starter motor are controlled via current elements separated from one another by an open loop control device and / or a closed loop control device and respectively independent switching elements. This is a significant advantage over the prior art described above. This is because the switching process for the starter motor does not depend on the movable mass body such as the meshing mechanism, for example, the meshing armature or the meshing spring. Thereby, the switching of the starter motor is well adjusted to the original penetration depth of the pinion and the ring gear. Yet another advantage is the use of a sensor from which the mutual position information of the ring gear and pinion may be detected. According to one advantageous embodiment in this connection, a distance sensor is used to derive, for example, the depth of penetration of the pinion into the ring gear and the tip-to-tip position (the state where the tips add to each other). Is possible. For example, from the corresponding signal, the open loop control device and / or the closed loop control device identifies the tip-to-tip position, whereby the open loop control device and / or the closed loop control device pulses the rotation of the pinion to the start motor. Based on this, it is possible to easily achieve a sufficient depth of penetration through induction to the tooth tip-to-gap position (a state where the tooth tip and the gap are abutted). By depending on the penetration depth, the open loop control device and / or the closed loop control device performs control such as a state without load, a cutoff state, or a start state by partial load. When equipped with a starter equipped with means that can identify the tip-to-tip position of the pinion and ring gear, the starter motor is driven and controlled as expected by a short current pulse, so that the tip-to-gap Can be easily brought into position. Even if the pinion only engages, for example, with a minimum penetration depth, the starter motor can advantageously be driven by a clocked partial load. This can be achieved relatively easily using a clock control stage, for example an electronic switching element such as a field effect transistor. Further, when the pre-meshing mechanism is configured to be shut off after exceeding the rotation speed threshold by the open loop control device and / or the closed loop control device, the pre-meshing mechanism is reached after the self-running rotation speed is reached. It is also possible to block the pinion as expected and to release the meshing of the pinion. Regarding the open-loop control device and / or the closed-loop control device of the starter, it is also possible to configure as follows. In other words, each process of the starting process is divided into pre-meshing, main meshing, starting rotation, self-running rotation, and meshing release, which are processed by time control or partly time control and partly You may comprise so that it may process by distance control and / or stress control. The starting process may be further optimized in time using one or more sensors. This temporal optimization can be performed as follows, for example. That is, the rotation of the pinion for guiding to the tip-to-gap position can be stopped at the same time as the tip-to-gap position is identified. For example, the tip-to-gap position state can be identified as follows. In other words, the distance traveled by the pinion is detected by the distance sensor and sent as a distance signal to the open loop control device and / or the closed loop control device. If the open loop controller and / or the closed loop controller then compares the distance signal corresponding to the predetermined distance with a preset value (which corresponds to the distance the pinion has advanced to the tip-to-gap position) For example, the open loop control device and / or the closed loop control device can distinguish two different time points between the tip-to-tip position and the tip-to-gap position by comparing the pinion positions. The same applies to the relationship with the minimum penetration depth. In this case, again, a distance signal corresponding to the distance traveled by the pinion is compared with a known predetermined pinion distance, and the minimum penetration depth can be estimated from the distance traveled by such a pinion.
[0008]
Detection of the pinion position using a sensor can be performed in various different ways. For example, a field plate sensor can be used as the distance sensor. In this case, the magnetic film fixed to the component to be pre-engaged in the starter is sensed, thereby forming a signal proportional to the distance. In another method, for example, a stress sensor is used for the pre-engagement stress transmission member, and in this case, the stress sensor is used particularly for detection of the tip-to-tip position. The rotational speed of the internal combustion engine can be detected, for example, by indirectly estimating the rotational speed of the internal combustion engine from the pinion rotational speed.
[0009]
【Example】
The invention will now be described in detail in the following specification with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 shows a starting device 10 according to the invention with a starter motor 11. The starter motor is rotationally fixedly connected to the armature shaft 12 and the drive shaft 14 via a directly toothed shaft-nabe joint 13. In this case, the drive shaft 14 is linear on the armature shaft 12. Can be shifted to. The drive shaft 14 is coupled to the pinion 16 via the overrunning clutch 15. The drive shaft 14, the overrunning clutch 15, and the pinion 16 can be linearly shifted on the armature shaft 12. Further, the starting device 10 includes an electromagnetic pull-in magnet (also referred to as a coupling magnet) 19, and the amount of retraction of the starter 10 is transmitted to a lever 21 pivotally attached to the rod 20 by a rod 20 that can be linearly shifted. It is transmitted to the drive shaft 14 via the part 22. The pull-in magnet 19, the rod 20, the lever 21, and the transmission unit 22 constitute a pre-meshing mechanism 23. The pull-in magnet 19 and the starter motor 11 are controlled by an open loop control device and / or a closed loop control device 24. The open loop control device and / or the closed loop control device 24 includes a microprocessor 25, a switching unit 26 and a switching unit 27. The microprocessor 25 evaluates the signal from the rotation speed sensor 28 and the signal from the distance sensor 29. These sensors are disposed in a fixed position in the pinion region. The microprocessor 25 may optionally evaluate the signal of the stress sensor 30 provided in place of the distance sensor 29 instead of the signal of the distance sensor 29.
[0011]
The diagram of FIG. 2a shows the time course U10 of the voltage applied to the input side of the open-loop control device and / or the closed-loop control device 24 or the input side of the starting device 10. FIG. 2b shows a voltage course U19 in the electromagnetic pull-in magnet 19, and FIG. 2c shows a time course of the voltage U11 related to the starter motor 11, and FIG. 2d). Includes the shift distance s of the pinion 16 ₁₆ The elapse of time is shown in FIG. 2, and the current I energized via the start switch 32 is shown in FIG. ₃₂ The ideal time course is shown.
[0012]
A start switch 32 pre-connected to the open loop control device and / or the closed loop control device 24 is connected to the time t ₀ (See FIG. 2). Thereby, the starting process 10 is input. As a result, the voltage U _Ten Is applied. This voltage corresponds to the voltage from the battery 33. Similarly, the switching unit 26 that has been turned on is ₀ ~ T ₁ Current I clocked into the pull-in magnet 19 during the period between ₁₉ Energize. Accordingly, the pull-in coil of the pull-in magnet 19 that operates under clock control generates a reduced attractive force in the core of the pull-in magnet. This causes a reduced pre-engagement force to act on the transmission portion 22, the drive shaft 14, and the pinion 16 via the rod 20 and the lever 21. This reduced pre-engagement force results in the pinion 16 contacting the ring gear 34 with only the reduced pre-engagement force as long as it is in the tip-to-tooth position. This reduced pre-engagement speed results in so-called “soft” pre-engagement. In the example shown in FIG. 2, the pinion 16 is at time t ₁ In FIG. 2d, this is the pre-engagement distance s. ₁₆ Indicated by. The distance sensor 29 is an advanced distance s of the pinion. ₁₆ Is transmitted to the open loop control device and / or the closed loop control device 24 as a distance signal. For example, the distance sensor detects the distance of the pinion 16 at time t2, and then continues at time t2. _Three So that the open loop controller and / or the closed loop controller 24 identifies the tip-to-tip position as shown in FIG. 2d. This is because the same distance signal continues and there is no distance change. The microprocessor 25 which is part of the open loop control device and / or the closed loop control device 24 further controls the switching unit 27. In the case where the pinion 16 and the ring gear 34 are in the tooth tip-to-tooth tip position, the starter motor 11 rotates the pinion 16 with respect to the ring gear 34. Correspondingly, at time t4, a current pulse is applied to the starter motor 11, so that in the best case, as shown in FIGS. ₄₁ The tip-to-gap position occurs with only one pulse up to. This process may be repeated if only one pulse is insufficient. The current I further controlled by the pull-in magnet 19 ₁₉ The pinion 16 is finally engaged by the pre-engagement force, and the time t _Five The maximum meshing depth is reached. During this engagement, the starter motor 11 is interrupted by the open loop control device and / or the closed loop control device 24. The starter motor 11 is clocked again only when the open loop control device and / or the closed loop control device 24 uses the distance sensor 29 or the stress sensor 30 to identify a sufficient depth of engagement and minimum engagement depth. It is controlled and energized. This is identified by the open loop controller and / or the closed loop controller 24 as follows. That is, the distance signal of the distance sensor 29 corresponding to the distance traveled by the pinion 16 is represented by the pinion distance s. ₁₆ A predetermined value of s _v Identify by comparing with.
[0013]
Since the stress sensor 30 forms a signal proportional to the stress, not a signal proportional to the distance, the complete engagement state from the tip to the tip position or the stopper can be reliably identified even if the stress sensor 30 is used. be able to. In these two cases, a rising signal is generated based on the mechanical tension, and one of the two positions is inferred from the signal. In contrast, the stress sensor sends a respective signal to the open loop control device and / or the closed loop control device 24, which compares the signal with a predetermined reference value. Thereby, the tip-to-tip position or the complete meshing state is identified. For example, as shown in FIG. _Five If the open loop control device and / or the closed loop control device 24 identify a sufficiently deep engagement depth at the microprocessor 25, the microprocessor 25 controls the switching unit 27 and further at time t ₆ The starter motor 11 is first driven to apply a partial load under time means using several pulses, for example three pulses as shown in FIG. Only part of the maximum output is transmitted. Thereafter, the starter motor 11 is clocked to start the internal combustion engine, and at time t with a partial load. ₇ It is driven until the start of the internal combustion engine is completed. If the clock stage of the switching unit 27 is accompanied by a transition resistance (for example as in the case of a field effect transistor), an additionally reduced voltage is generated in the starter motor 11, whereby the output of the starter motor 11 is Reduce once again in time. When the internal combustion engine reaches a predetermined rotational speed, that is, after self-propelled rotation is ensured, this is indirectly performed by the rotational speed sensor 28, for example, by the rotational member (for example, the ring gear 16,. This is obtained through rotation speed measurement in the overrunning clutch 15, the driver shaft 14, the armature shaft 12, and the like. If the starter motor 11 or, for example, the pinion 16 exceeds a predetermined rotational speed threshold, the open-loop control device and / or the closed-loop control device 24, in its advantageous configuration, activates the pre-meshing mechanism 23 and the starter motor 11 at time t. ₈ Shut off with. The return spring 35 releases the engagement of the pinion 16 to the reliable end position.
[0014]
When the pinion 16 is completely engaged, the pre-engagement force that effectively acts on the pinion 16 is reduced. This is because inertial force and frictional force are no longer dominant. In that case, only the stress of the return spring 35 is dominant. The reduction of the pre-engagement force, which can only be a holding force under the fully engaged pinion 16, is possible by operating the pull-in coil of the pull-in magnet 19 with a reduced duty ratio (FIG. 2b). The time point at which the duty ratio of the drawing coil is changed can also be determined by the distance sensor 29. Only after the pinion 16 is fully engaged has been identified by the open loop controller and / or the closed loop controller 24 will this change in duty ratio be triggered.
[0015]
In yet another variation, the following is also possible. That is, the open loop control device and / or the closed loop control device 24 can process the pre-meshing and main meshing of the pinion 16 and the ring gear 34, and the start rotation and the self-running rotation of the internal combustion engine with purely time control. . This means that the starting device does not require any sensors. Accordingly, after the start switch 32 is switched on, the open-loop control device and / or the closed-loop control device 24 is turned on, and the pull-in magnet 19 is first only pre-engaged for a predetermined period. This first period (eg time t ₀ ~ T ₂ ), The pinion must reach at least the ring gear end face. In the subsequent second period (here the pinion 16 is optionally in the tip-to-tip position), the starter motor 11 is driven by at least one current pulse (for example at time t _Four ) It is rotated only for a short time. With this at least one current pulse, the following must be ensured: That is, it must be ensured that the pinion 16 can reach the minimum penetration depth into the ring gear 34 under the current pre-engagement force. The minimum penetration depth represents a depth from which it is effective that the ring gear is at least partially engaged with the pinion, and stress can be transmitted between the tooth surfaces of the pinion and the ring gear. The third period (eg time t ₆ ~ T ₇ ), The starter motor is clocked and operated by the switching unit 27 for a short time, thereby providing a reliable and sufficiently long time averaged partial load operation. In a fourth period (for example, time points t7 to t8) after the third period, the starter motor 11 is finally operated at full load. As a result, the internal combustion engine is started and self-running. After the end of the fourth period, the pull-in magnet 19 and the starter motor 11 are automatically shut off by the open loop control device and / or the closed loop control device 24, and the pinion 16 is brought to its initial position by the return spring 35.
[0016]
In addition to such pure time control of the starter 10, the following control is also possible. That is, the open loop controller and / or the closed loop controller 24 may handle pre-meshing, main meshing, starting rotation, self-running rotation, partly with time control and partly with distance control and / or stress control. It may be. This means that at least the distance sensor 29 and / or the stress sensor 30 must send a signal to the open loop controller and / or the closed loop controller 24. The partial time control and distance control may be performed as follows, for example. That is, the pre-meshing and the main meshing may be performed by distance control, for example, while the starting rotation at the partial load and the full load may be performed by time control. The partial time control and the partial stress control mean that the pre-engagement and the main mesh have been subjected to the stress control, and the starting rotation at the partial load and the full load is time-controlled. One or more sensors, such as distance sensor 29, stress sensor 30, rotational speed sensor 28 or one of their possible combinations, can be used to optimize and control the course of the starting process in time. It becomes possible. The pure time control of the course of the starting process formed from pre-meshing, main meshing, starting rotation, self-running rotation and shut-off of the starting device can be optimized along with it. If the distance sensor 29 is applied and the main engagement is identified immediately after the pre-engagement, the rotation of the pinion for reaching the pinion 16 and ring gear tip-to-gap position can be omitted. Similar objectives and advantages are obtained under the application of the stress sensor 30. If the rotational speed sensor 28 is applied, it is possible to optimize the shut-off time or the mesh release time. This means that the rotational speed sensor 28 indirectly transmits, for example, the pinion rotational speed and the rotational speed of the internal combustion engine to the open loop control device and / or the closed loop control device 24, where they are compared with preset values. Means that. As a result, the time t after the internal combustion engine reaches the free-running speed ₈ Then, the starting process ends.
[0017]
One possible embodiment of the distance sensor 29 is, for example, a field plate sensor, in which case the magnetized film 36 fixed to the pre-engaged component of the starter is sensed and provided in this film A signal proportional to the pinion distance is formed in the magnetically opposed region. The stress sensor 30 is fixed to a member that transmits the pre-engagement force of the pre-meshing mechanism 23. One possible arrangement is the fixing of the stress sensor to the lever 21. The rotation speed sensor 28 is fixed to the starting device 10 so that the rotation speed of the drive element is detected. Such a possible position may be, for example, in the vicinity of the peripheral surface of the transmission unit 15, whereby the rotation speed can be detected. For example, a hall sensor or a field plate sensor may be used as a structural modification of the applicable rotation speed sensor 28.
[0018]
The starting device 10 shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 1 in the following points. That is, the switching unit 27 for the starter motor 11 controls here two switching elements 38 and 39 (which are used here as field effect transistors) which can be switched in parallel. The pre-engagement of the pinion 16 is performed in the manner described with reference to FIGS. When the tip-to-tip position is identified by the microprocessor 25, the switching unit 27 is controlled as follows. That is, the starter motor 11 is controlled to be driven by a partial load via the series resistor (pre-resistance) 40 by the conductive connection of the switching element 38. This makes it possible to shift to a smooth meshing under the tooth tip-to-tooth tip position. Similar to the first embodiment of the starting device 10, when the starter motor 11 is to be first driven with a partial load in order to protect the transmission device comprising the ring gear 34 and the pinion 16, the starter motor 11 has the series resistance 40. Is energized through. When the pinion 16 reaches the connection with no load at a sufficient minimum penetration depth into the ring gear 34, as already explained in the first embodiment, the starter motor 11 is first at partial load and then at full load. It is energized. On the other hand, in the variant embodiment shown in FIG. 3, the switching element 39 is conductively connected by the switching unit 27, whereby the starter motor is directly energized without the series resistor 40.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a starter as a first embodiment provided with an open loop control device and / or a closed loop control device, and a starter motor driven by clock control.
FIG. 2 is a signal diagram in which various voltage courses, current courses, and pinion distances are ideally reproduced depending on time.
FIG. 3 comprises an open-loop controller and / or a closed-loop controller, and two independent transistor stages control the starter motor, thereby allowing current flow through series resistance or direct flow It is the figure which showed the starting device as 2nd Example.
[Explanation of symbols]
10 Starter
11 Starter motor
12 Armature shaft
14 Drive shaft
16 pinion
24 Open loop control device and / or closed loop control device
25 Microprocessor
26, 27 switching unit
28 Rotational speed sensor
29 Distance sensor
32 Start switch
33 battery
34 Ring gear

Claims

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において、
スタータモータ（１１）と、アーマチュアシャフト（１２）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（３４）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、この場合、
前記事前噛合機構（２３）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、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（２６，２７）を介して制御されており、さらに、
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ｔ４１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）全負荷で駆動し、さらに、
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、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しており、さらに
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、さらに応力センサ（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、それに対して前記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）に送出するように構成されていることを特徴とする始動装置。 In the starting device for starting an internal combustion engine having a ring gear (34),
A starter motor (11) and a pinion (16) driven by an armature shaft (12), the pinion (16) being meshable with a ring gear (34) of the internal combustion engine;
A pre-meshing mechanism (23) for the pinion (16) and an open-loop control device and / or a closed-loop control device (24), the open-loop control device and / or the closed-loop control device (24) Includes a control function by clock control of the pre-meshing mechanism (23) for causing the pre-meshing of the pinion (16) at a reduced speed, and a control function of the starter motor (11), thereby motor (11), when the pinion (16) on the ring gear (34) Gaha destination Taiha destination position, the pinion (16) is rotated in the addendum to-gap position by pulsed current operation mode, in this case,
The pre-meshing mechanism (23) and the starter motor (11) are separated from each other by an open-loop control device and / or a closed-loop control device (24) and switching units (26, 27) independent of each other. ), And in addition,
The open-loop control device and / or the closed-loop control device (24) first shuts off the starter motor (11) after the start of the main mesh (from time t41), so that a sufficiently deep mesh (from time t6) Later, the starter motor (11) is first driven with a partial load, followed by a full load (from time t7) ,
Said open loop control device and / or closed loop control device (24) is partly time controlled, partly distance controlled and / or stress controlled to pre-engage and main mesh of pinion (16), and internal combustion engine It handles start-up rotation and free-running rotation, and
The pre-meshing and main meshing of the pinion and the starting and self-running rotation of the internal combustion engine are optimized in time using one or more sensors (28, 29, 30), and further a stress sensor (30). Is used to identify the tip-to-tip position or the complete engagement of the pinion (16), to which the stress sensor sends a corresponding signal to the open-loop control device and / or the closed-loop control device (24). It is comprised so that the starting device characterized by the above-mentioned.

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。 Starter according to claim 1, wherein the starter motor (11) is driven by at least one current pulse to reach the tip-to-gap position in the case of the tip-to-tooth position.

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。 The starter according to claim 1, wherein the starter motor is driven by clock control under a partial load.

前記スタータモータ（１１）は部分負荷動作モードにおいて、前記切換えユニット（２７）内の、電界効果トランジスタを備えたクロック段によってさらに低減された部分負荷動作で駆動される、請求項３記載の始動装置。 4. The starting device according to claim 3, wherein the starter motor (11) is driven in a partial load operation mode with a further reduced partial load operation by a clock stage with field effect transistors in the switching unit (27). .

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。 A series resistor (40) is pre-connected to the starter motor (11) for the partial load operation mode, and the starter motor (11) is connected to the switching unit (27) via a switching element (38 The starter according to claim 1, which is switched on by:

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５記載の始動装置。 Starter according to claim 5, wherein the series resistor (40) is bridged via a further switching element (39) for full load driving of the starter motor (11).

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６いずれか１項記載の始動装置。 The open loop control device and / or the closed loop control device (24) activates the pre-meshing mechanism (23) and the starter motor (11) after exceeding the rotation speed threshold value identified by using the rotation speed sensor (28). The starting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the starting device is configured to be shut off.

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７いずれか１項記載の始動装置。 8. The open loop control device and / or the closed loop control device (24) processes the pre-engagement and the main mesh of the pinion and the starting rotation and the self-running rotation of the internal combustion engine by time control. The starting device as described.

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１から８いずれか１項記載の始動装置。Said distance sensor (29) detects the distance traveled of the pinion (16), is sent to open loop control device and / or closed-loop control unit (24) as the distance signal, any of the preceding claims 1 8 Starting device.

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（３４）の間の歯先対歯先位置を識別する、請求項９記載の始動装置。The open loop control device and / or the closed loop control device (24) is configured to generate the pinion (16) at a first time point (t2) and a second time point (t3) under a constant signal of the distance sensor (29). ) and identifying the addendum Taiha destination position between the ring gear (34), the starting device of claim 9, wherein.

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（ｓ１６）の所定の値（ｓｖ）と比較し、当該ピニオン（１６）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９記載の始動装置。The open loop control device and / or the closed loop control device (24) compares the distance signal corresponding to the distance traveled by the pinion (16) with a predetermined value (sv) of the pinion distance (s16), The starting device according to claim 9 , wherein the minimum penetration depth of the pinion (16) and the ring gear (34) is identified from the distance traveled by 16).

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９記載の始動装置。The distance sensor (29) is a field plate sensor, which senses a magnetic film (36) fixed to a pre-engaged component of the starter (10) and detects a magnetic film provided on the film. 10. The starting device according to claim 9 , wherein a signal proportional to the pinion distance (s16) is formed for the facing area.

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１から１２いずれか１項記載の始動装置。The starter according to any one of claims 1 to 12 , wherein the stress sensor (30) is fixed to a pre-meshing force transmission member of the pre-meshing mechanism (23).

前記応力センサ（３０）は、レバー（２１）に固定されている、請求項１３記載の始動装置。14. The starting device according to claim 13 , wherein the stress sensor (30) is fixed to a lever (21).

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１から１４いずれか１項記載の始動装置。Rotational speed sensor (28) is directly or indirectly detect the rotational speed of the internal combustion engine is transmitted to the open-loop control device and / or regulating device as a speed signal (24), one of claims 1 14 A starting device according to claim 1 .

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１５記載の始動装置。16. Starter according to claim 15 , wherein the rotational speed sensor (28) detects the rotational speed of a driven element, for example a pinion (16).

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１６記載の始動装置。The starting device according to claim 16 , wherein the rotational speed sensor (28) is a Hall sensor or a field plate sensor.

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１７いずれか１項記載の始動装置。The starter according to any one of claims 1 to 17 , wherein the pinion (16) is disengaged using a return spring (35).