JP4643793B2 - 内燃機関の始動のための始動装置 - Google Patents

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

Claims (18)

1. リングギヤ（３４）を有する内燃機関の始動のための始動装置において、
   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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 前記開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置（２４）は、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。
9. 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。
10. 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。
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、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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。

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