WO2007101770A1 - Vorrichtung mit einem ersten getriebeteil zum einspuren in ein zweites getriebeteil, insbesondere startvorrichtung mit einem ritzel zum einspuren in einen zahnkranz einer brennkraftmaschine sowie verfahren zum betrieb einer derartigen vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung mit einem ersten getriebeteil zum einspuren in ein zweites getriebeteil, insbesondere startvorrichtung mit einem ritzel zum einspuren in einen zahnkranz einer brennkraftmaschine sowie verfahren zum betrieb einer derartigen vorrichtung Download PDF

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Jie Ge
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Jochen Heusel
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Definitions

  • Device having a first gear part for meshing in a second gear part, in particular starting device with a pinion for meshing in a ring gear of an internal combustion engine and method for operating such a device
  • This starting device disclosed there is particularly suitable for being operated in the so-called start-stop mode.
  • This special timing of this engagement relay is made possible that the pinion is less strongly accelerated before the meshing in the ring gear and thus the impact forces of the pinion and the forces between the pinion and the ring gear are reduced compared to a conventional starting device. The wear associated with use is thus greatly reduced; the durability improves.
  • the device according to the invention with the features of the main claim has the advantage that can be determined by the at least one means by which a movement state of the first gear part (pinion) and a movement state of the second gear part (sprocket) and thereby a total state can be determined, the Traces the first gear part into the second gear part while both gear parts rotate allows.
  • the means comprises, for example, a control device in which different variables are evaluated.
  • a control unit allows a particularly rapid determination of the appropriate state of motion and ultimately also a particularly swift decision on when the first transmission part is to be brought into engagement with the second transmission part.
  • the device with the first gear part on the one hand has a drive motor through which the first gear part is set in rotation and on the other hand, the device comprises an actuator, in particular an electric solenoid through which the first gear is displaceable, in particular axially displaceable and this regardless of a rotation or a turn on the
  • a bearing flange which is often referred to as a so-called drive bearing, both as
  • a map is stored in the control unit, in which at least one property of the device is associated with at least one other property.
  • a property could be, for example, an electrical
  • mapping of the properties can also be done by a physical model. So z.
  • the speed n 2 3 of the second gear part is determined from the measurement of the regenerative voltage U45 of the drive.
  • C is a constant to be determined.
  • FIG. 1 shows a device with a first gear part for meshing in a second gear part, in particular a starting device with a pinion for meshing in a sprocket of an internal combustion engine in a symbolic representation, - A -
  • FIG. 2 shows a side view of a device with a first gear part before being cut into a second gear part
  • FIG. 3 shows a diagram with regard to the course of the peripheral speeds of the first and second gear parts over the course of time and the course of three different signals associated therewith,
  • FIG. 4 shows a further diagram relating to the course of the peripheral speeds of the first and second gear parts over a somewhat different time sequence
  • FIG. 5 shows a first and a second transmission part.
  • FIG. 1 shows a device 20 with a first gear part 23, which is provided for meshing in a second gear part 26.
  • the device 20 is in particular as
  • the first transmission part 23 is usually designed as a pinion. It is irrelevant whether it is a so-called "Maulstarter” with a support of radial forces by bearings axially on either side of the transmission part 23 or a so-called freely ejecting starter, in which only on one side of the transmission part 23 axial forces are supported .
  • the second transmission part 23 is usually designed as a pinion. It is irrelevant whether it is a so-called “Maulstarter” with a support of radial forces by bearings axially on either side of the transmission part 23 or a so-called freely ejecting starter, in which only on one side of the transmission part 23 axial forces are supported .
  • Gear part 26 usually a sprocket, here is part of an internal combustion engine 29, which is just like the starter 20 shown only symbolically.
  • This internal combustion engine 29 carries a motor shaft 32 to which at least indirectly the second transmission part 26 is attached and thus can rotate with the motor shaft 32.
  • gear part 23 usually only in stationary second gear parts 26
  • FIG. 2 shows, in an enlarged representation, a fragmentary view of the internal combustion engine 29 or, as an ansatz, the motor shaft 32, the second gear part 26 and the axis of rotation of the second gear part 26, which is designated by 35 here.
  • the device 20 is shown, which is designed here as a so-called freely ejecting starter.
  • this device 20 as well as a so-called mouth starter could be executed, the execution does not affect the function according to the invention described herein.
  • This device 20 here shows the first gear part 23 in the so-called sensed state, ie in the idle state of the device 20. Behind the first gear part 23, a bearing flange 38 is shown, which is a supporting element of the device 20.
  • the bearing flange 39 is often referred to as a so-called drive bearing.
  • an actuator 41 is attached to the rear and top, which takes over a specific task in view of an axial displacement of the first gear part 23.
  • a housing 44 is shown, which is for example a so-called pole housing.
  • a rotor 47 is arranged, which forms a drive motor 50 in cooperation with the housing 44 or pole housing 44.
  • a control unit 53 is shown, which is also attached to the bearing flange 38.
  • the control unit could also be constructed as a so-called road construction device.
  • it is more advantageous as an attachment control device shown here since a device that is compact by the manufacturer of the device 20 can thus be manufactured, supplied and cultivated without having to allow further unsecured connection processes to take place in the vehicle plant. In addition, this can then be tested in the factory of the device 20 of the device, without having to subsequently disassemble them again into parts.
  • a speed sensor 56 is shown on the right of the second gear part 26. The speed sensor 56 has the
  • the actuator 41 serves to move axially in the operating state, the first gear part 23 from the rest position and thereby disruptspuren the first gear part in the second gear part 26.
  • the drive motor 50 serves - as in conventional starting systems - to enable the first gear part 23 in rotation and to exert a torque on the second gear part 26.
  • a second rotational speed sensor 51 for determining the rotational speed n 23 , a required data line between the sensor 51 and the control unit 53 is not shown.
  • the control unit 53 switches a switch 54 so that the device 20 can be energized by means of the battery 55
  • the internal combustion engine 29 is initially in the switched-on state, that is, the motor shaft 32, for example, designed as a crankshaft rotates. This applies, for example, to a vehicle that is driven on a traffic route. If, for example, the vehicle is stopped in front of a traffic light, in the case of a vehicle with the so-called start-stop
  • the engine 29 in the presence of certain conditions, such as open driveline (interruption of torque transmission from the engine 29 to a drive gear by opening a clutch) or minimum vehicle speed v ⁇ 7km / h or battery state of charge ⁇ 70% off.
  • certain conditions such as open driveline (interruption of torque transmission from the engine 29 to a drive gear by opening a clutch) or minimum vehicle speed v ⁇ 7km / h or battery state of charge ⁇ 70% off.
  • two or all three conditions can be fulfilled simultaneously.
  • the internal combustion engine can be restarted at very short notice.
  • the first gear part 23 is meshed very early in the second gear part 26. This means in this case that the first transmission part 23 still in the so-called phase of the
  • Internal combustion engine 29 is to beIchspurt in the second gear part 26, see also Figure 3.
  • FIG. 3 a to 3 d associated curve profiles in connection with the meshing in of a first gear part 23 in a second gear part 26 are shown in principle. If the start-stop system present on board the vehicle decides that the internal combustion engine is to be switched off, the signal S, with which the signal for meshing the first transmission part 23 into the second transmission part 26 is set, is set to "1" (FIG. As a consequence of this switch-on signal at the time t 0 , the drive motor 50 of the device 20 is switched on, so that a current I ⁇ Q through the
  • This first gear part 23 reaches, after a certain, unspecified time t- [ a maximum peripheral speed V23 of the first gear part 23 shown in idealized form in FIG. 3c.
  • a time .DELTA.t j begins in the control unit 53 to run.
  • the engine 29 is actually turned off, that is, the rotational speed n 2 ⁇ or the circumferential speed V 26 at the second gear part 26 begins to diminish, see also figure 3 c.
  • the embodiment begins at this time for the to be carried out Einspurvorgang of the first gear part 23 in the second gear part 26 relevant speed determination of the second gear part 26 and the first gear part 23.
  • the speed determination can already z. B. start at time t 0 .
  • the rotational speed of the second gear part 26 is determined by means of the rotational speed sensor 56.
  • the speed determination with respect to the first transmission part 23 takes place at the beginning of the time t 3 after the second transmission part 26 has reached a preset speed threshold.
  • the drive motor 50 is switched off, see also FIG. 3b.
  • both gear parts 23 and 26 remain in one another until time t x and beyond.
  • the current of the actuator 41 is reduced at the time Xß and finally switched to a lower level again after another timeout at the time X ⁇ .
  • the variation of the current Lu has the following reason:
  • the goal is a noise-optimized
  • the actuator should absorb as much as possible no excess energy. Since the magnetic circuit at the beginning of the Einspurvorganges has a large air gap and thus a large magnetic resistance, the flooding and thus the current I 41 must be high. The magnetic energy is partly inserted in spring energy but also in kinetic energy. As a result, the air gap in the solenoid is reduced. In order not to get too high acceleration of the armature, the current in the second phase between t 6 and t 7 is reduced. If the pinion is now fully meshed, the flooding can be reduced because the pinion prevents self-locking of the coarse thread between the rotor 47 and pinion 23 from disengaging from the transmission part 26. Therefore, the current can be reduced from the time X 1 in principle to zero amps.
  • the current-path characteristic is stored as a function of the temperature and other environmental variables in the control unit.
  • the two gear parts 23 and 26 finally come to rest at the time t x and therefore no longer turn. In this embodiment, therefore, can be effected from the time t x another starting operation of the internal combustion engine 29th This is or would be from this point by energizing the drive motor 50 with a
  • Transmission part 26) of an internal combustion engine 29 is provided.
  • at least one means (speed sensor 56, terminal 45, controller 53, map 59) is provided by which a moving state (rotational speed) of the first gear part 23 and a moving state (rotational speed of the second gear part 26) is determined.
  • the at least one means speed 56, terminal 45, control unit 53, map 59
  • speed 56, terminal 45, control unit 53, map 59 as a property of the state of motion of the second transmission part 26 whose speed n2ß and as a property of the movement state of the first transmission part 23 whose speed n23 is determined.
  • a suitable movement state is determined by the at least one means (56, 45, 53, 59) from the rotational speed n2ß of the second gear part 26 and the rotational speed n23 of the first gear part 23 first gear part 23 with the second gear part
  • suitable state of motion means that a meshing of the first gear part 23 into the second gear part 26 is possible without any significant resistance when the two gear parts are meshed in.
  • the meshing operation or the suitable movement state enables a non-destructive engagement of both gear parts 23 and 26 in itself rotating state.
  • a non-zero circumferential speed V 23 of the first gear part 23 is approximated to a non-zero circumferential speed v 2 ⁇ of the second gear part 26.
  • the first gear part 23 is brought into engagement with the second gear part 26 (t 4 to t 5 ).
  • Start signal for example, depression of the accelerator pedal of the motor vehicle
  • a positive drive torque M23 is transmitted to the second gear part 26 and thus to the motor shaft 32.
  • the first gear part 23 and the second gear part 26 together and in the engaged state of both gear parts jointly reach the circumferential speed of both gear parts equal to zero (t x ).
  • a drive torque M 23 can also be transmitted earlier (after t 5 ), the gear parts then not reaching the peripheral speed zero.
  • both gear parts 23 and 26 usually have significant differences in diameter, which in the Range of the factor 10 - is from the rotational speeds of the two gear parts each have a peripheral speed V23 or V26 to determine in order to ultimately determine a sufficient equality of the two peripheral speeds.
  • V 2 6 necessary.
  • suitable rotational speeds of the two gear parts 23 and 26 can be stored in a map 62 of the control device 53.
  • a speed of 300 per minute is suitable for meshing a first gear part 23 into a second gear part 26 if this has a speed of 30 per minute.
  • Such speeds of both gear parts that would allow meshing are referred to herein as equivalents.
  • FIG. 4 shows a meshing process shown in comparison to FIG. 3 c in a somewhat modified variant.
  • the essential difference here is that the meshing of the first gear part 23 into the second gear part 26 still takes place at time 14, but in this case, as can easily be seen, the speed V26 is greater than the speed V23. In contrast to FIG. 3 c, therefore, it must be somewhat accelerated until the first gear part 23 meshes with the second gear part 26, in order ultimately to complete the intervention at time t $. Ensuring rapid intervention can be ensured by several different measures: For example, a short duration current pulse after t4 can be sufficient to achieve a further untested but suitable speed n23 or peripheral speed v23. If the speed n23 or circumferential speed v23 is too high after the current pulse, the speed n23 or peripheral speed v23 can either be carried out again by evaluation of the voltage U45 determined by the generator or by monitoring the speed by means of the sensor 51.
  • the speed can not only be determined by the generator voltage applied to the terminal 45, but also in addition depending on the operating temperature of the device 20 and their service life.
  • Such a dependence of the speed n23 can in one Another embodiment also be stored in the control unit 53 (or another control device) in a map.
  • the starter speed can also be determined by means of an additional sensor 51 on the pinion 23.
  • an additional sensor 51 on the pinion 23 Preferably suitable for this purpose are magnetic sensors which detect the modulation of the magnetic field through the iron teeth of the ring gear.
  • the speed n23 of the drive motor 50 is to be determined already in the energized state of the drive motor 50, this can be done, for example, with the aid of a characteristic curve or a characteristic diagram, in which case the temperature of the device 20 and its supply voltage at the terminal 45 can be taken into account.
  • Starter current or the drive current 145 is measured in the control unit 53 for this purpose.
  • the engine 29 can be configured first and then the starter motor or drive motor 50 are turned on. Likewise, a simultaneous switching off of the internal combustion engine 29 and turning on the drive motor 50 is possible.
  • the illustration in FIGS. 3c and 4 with regard to the shifting of the time t2 to the time tg, there is a shift in the
  • time t3 and the following times would also be presented in the direction of early, that is, in the direction of the time tg.
  • FIG. 5 shows a toothing for the first gear part 23, with individual teeth each having at least one bevel 60 on its end face facing the second gear part 26, which facilitates meshing of the first gear part 23 into the second gear part 26.
  • the control unit 53, the speed of the motor shaft 32 for example, be supplied via a data system present in the motor vehicle, for example via the so-called CAN-BUS.
  • the maps 59 and 62 may also be implemented as a common map (table).

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Abstract

Vorrichtung mit einem ersten Getriebeteil (23) zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil (26), insbesondere Startvorrichtung mit einem Ritzel zum Einspuren in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine (29), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mittel (56, 10 53, 45) vorhanden ist, durch das ein Bewegungszustand des ersten Getriebeteils (23) und ein Bewegungszustand des zweiten Getriebeteils (26) ermittelbar ist. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (20) mit einem ersten Getriebeteil (23) zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil (26), insbesondere Startvorrichtung mit einem Ritzel zum Einspuren in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine (29), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mittel (56, 53, 45) vorhanden ist, durch das ein Bewegungszustand des ersten Getriebeteils (32) und ein Bewegungszustand des ersten Getriebeteils (23) und ein Bewegungszustand des zweiten Getriebeteils (26) ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung mit einem ersten Getriebeteil zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil, insbesondere Startvorrichtung mit einem Ritzel zum Einspuren in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 02 932 Al ist eine Startvorrichtung mit einem Ritzel zum Einspuren in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine offenbart.
Diese dort offenbarte Startvorrichtung ist ganz besonders dazu geeignet, im so genannten Start-Stopp-Betrieb betrieben zu werden. Das heißt, dass die technisch mögliche Startanzahl dieser Startvorrichtung auf das fünf- bis zehnfache eines üblichen Werts einer Startvorrichtung gesteigert ist. Ermöglicht wird dies dadurch, dass das sogenannte Einrückrelais dieser Startvorrichtung auf spezielle Weise getaktet betrieben wird. Durch diese spezielle Taktung dieses Einrückrelais wird ermöglicht, dass das Ritzel vor dem Einspuren in den Zahnkranz weniger stark beschleunigt wird und somit die Aufprallkräfte des Ritzels bzw. die Kräfte zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz vermindert sind gegenüber einer üblichen Startvorrichtung. Der durch den Gebrauch verbundene Verschleiß ist somit stark verringert; die Haltbarkeit verbessert.
Wird eine derartige Startvorrichtung im so genannten Start-Stopp-Betrieb eines Fahrzeugs betrieben, so tauchen Situationen auf, in denen relativ schnell ein Einspuren des Ritzels und ein Andrehen der Brennkraftmaschine erfolgen soll. Dies ist ganz besonders dann der Fall, wenn beispielsweise ein Fahrzeug vor einer auf „Halt" stehenden Ampel zum Stehen kommt, jedoch beispielsweise bereits noch während des Auslaufens der Brennkraftmaschine wieder klar und eindeutig die Brennkraftmaschine in Betrieb genommen werden soll, weil beispielsweise die Ampel auf „Fahren" umgeschaltet wird. In einem solchen Fall muss zunächst der Stillstand der Brennkraftmaschine abgewartet werden, damit das Ritzel der Startvorrichtung in den Zahnkranz eingespurt werden kann. Bei einer derartigen Betriebsweise kann daher eine Sicherheits- und Komforteinbuße hinsichtlich zügigen Weiterfahrens nicht ausgeschlossen werden.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass durch das zumindest eine Mittel, durch welches ein Bewegungszustand des ersten Getriebeteils (Ritzel) und ein Bewegungszustand des zweiten Getriebeteils (Zahnkranz) ermittelbar ist und dadurch ein Gesamtzustand ermittelt werden kann, der ein Einspuren des ersten Getriebeteils in das zweite Getriebeteil, während beide Getriebeteile sich drehen, ermöglicht. Durch diese sich ergebende Möglichkeit kann ein erstes Getriebeteil bereits wieder eingespurt werden, bevor eine Brennkraftmaschine und damit das zweite Getriebeteil zur Ruhe gekommen ist. Dies führt dazu, dass bei einem Fahrzeug im Start-Stopp-Betrieb gegenüber bisherigen Lösungen früher losgefahren werden kann. Das Fahrzeug lässt sich komfortabler betreiben und eventuelle, sicherheitskritische Phasen, in denen das Fahrzeug manövrierunfähig ist, können vermieden werden.
Zur Bestimmung des geeigneten Bewegungszustands sowohl des ersten als auch des zweiten Getriebeteils ist vorgesehen, dass das Mittel beispielsweise ein Steuergerät umfasst, in dem verschiedene Größen ausgewertet werden. Ein derartiges Steuergerät ermöglicht eine besonders zügige Ermittlung des geeigneten Bewegungszustands und letztlich auch eine besonders zügige Entscheidung darüber, wann das erste Getriebeteil mit dem zweiten Getriebeteil in Eingriff zu bringen ist.
Ist ein Drehzahlsensor zum Ermitteln einer Drehzahl des zweiten Getriebeteils vorhanden, so lässt sich eine besonders genaue Auflösung und damit eine besonders genaue Bestimmung der Drehzahl des zweiten Getriebeteils ermitteln. Ein Eingriff beider Getriebeteile kann daher besonders schonend erfolgen. Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn für das erste und das zweite Getriebeteil jeweils ein Drehzahlsensor zur Verfügung steht. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung mit dem ersten Getriebeteil einerseits einen Antriebsmotor aufweist, durch das das erste Getriebeteil in Drehung versetzbar ist und andererseits die Vorrichtung einen Aktuator, insbesondere einen elektrischen Hubmagneten aufweist, durch den das erste Getriebe verschiebbar, insbesondere axial verschiebbar ist und dies unabhängig von einer Drehung bzw. einem Anschalten des
Antriebsmotors. Dies vermeidet Zwangssituationen, die zu ungeeigneten Bewegungszuständen führen.
Um eine besonders kompakte Vorrichtung zu erreichen ist vorgesehen, dass ein Lagerflansch, der häufig als sogenanntes Antriebslager bezeichnet wird, sowohl als
Befestigung für den Vorspuraktuator als auch für das Steuergerät dient.
Desweiteren ist vorgesehen, dass in dem Steuergerät ein Kennfeld gespeichert ist, in dem zumindest eine Eigenschaft der Vorrichtung zumindest einer anderen Eigenschaft zugeordnet ist. Eine Eigenschaft könnte dabei beispielsweise eine elektrische
Spannungshöhe sein, aus der sich eine Drehzahl und damit desweiteren eine Winkelgeschwindigkeit ergibt, die damit die andere Eigenschaft wäre. Dies hat zum Vorteil, dass ohne Rechenoperationen schnell die Information vorliegen kann, welche Winkelgeschwindigkeit das erste Getriebeteil aufweist.
Alternativ kann die Abbildung der Eigenschaften auch durch ein physikalisches Modell erfolgen. So kann z. B. das Modell durch die Gleichung n23 = C*U45 abgebildet werden. In diesem Modell wird die Drehzahl n23 des zweiten Getriebeteils aus der Messung der generatorischen Spannung U45 des Antriebs ermittelt werden. C ist dabei eine zu bestimmende Konstante.
Offenbarung der Erfindung
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine Vorrichtung mit einem ersten Getriebeteil zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil, insbesondere eine Startvorrichtung mit einem Ritzel zum Einspuren in einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine in einer symbolischen Darstellung, - A -
Figur 2 eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung mit einem ersten Getriebeteil vor dem Einspuren in ein zweites Getriebeteil,
Figur 3 ein Diagramm bezüglich des Verlaufs der Umfangsgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Getriebeteile über den Zeitablauf sowie damit verbunden den Verlauf von drei verschiedenen Signalen,
Figur 4 ein weiteres Diagramm bezüglich des Verlaufs der Umfangsgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Getriebeteile über einen etwas anderen Zeitablauf,
Figur 5 zeigt ein erstes und ein zweites Getriebeteil.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 20 mit einem ersten Getriebeteil 23, das zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil 26 vorgesehen ist. Die Vorrichtung 20 ist insbesondere als
Startvorrichtung vorgesehen, so dass das erste Getriebeteil 23 üblicherweise als Ritzel ausgeführt ist. Es ist dabei unerheblich, ob es sich dabei um einen sogenannten „Maulstarter" mit einer Abstützung von radialen Kräften durch Lager axial beiderseits des Getriebeteils 23 oder um einen sogenannten frei ausstoßenden Starter handelt, bei dem nur auf einer Seite des Getriebeteils 23 axiale Kräfte abgestützt werden. Das zweite
Getriebeteil 26, üblicherweise ein Zahnkranz, ist hier Teil einer Brennkraftmaschine 29, die ebenso wie die Startvorrichtung 20 nur symbolhaft dargestellt ist. Diese Brennkraftmaschine 29 trägt eine Motorwelle 32, an der zumindest mittelbar das zweite Getriebeteil 26 befestigt ist und somit mit der Motorwelle 32 mitdrehen kann. Im Gegensatz zu bisher bekannten Vorrichtungen 20, die mit ihrem ersten Getriebeteil 23 üblicherweise nur in stillstehende zweite Getriebeteile 26 eingreifen können, ist es im Rahmen der Beschreibung vorgesehen zu zeigen, wie eine erfmdungsgemäße Vorrichtung 20 mit ihrem ersten Getriebeteil 23 in ein bewegtes, das heißt sich drehendes zweites Getriebeteil 26 einspuren kann.
Figur 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung ausschnittweise die Brennkraftmaschine 29 bzw. hiervon ansatzweise die Motorwelle 32, das zweite Getriebeteil 26 sowie die Drehachse des zweiten Getriebeteils 26, die hier mit 35 bezeichnet ist. Auf der linken Seite der Figur 2 ist die Vorrichtung 20 dargestellt, die hier als so genannter frei ausstoßender Starter ausgeführt ist. An dieser Stelle sei bemerkt, dass diese Vorrichtung 20 genauso gut auch als so genannter Maulstarter ausgeführt sein könnte, die Ausführung beeinträchtigt die Funktion gemäß der hier beschriebenen Erfindung nicht. Diese Vorrichtung 20 zeigt hier das erste Getriebeteil 23 im so genannten ausgespürten Zustand, das heißt im Ruhezustand der Vorrichtung 20. Hinter dem ersten Getriebeteil 23 ist ein Lagerflansch 38 dargestellt, der ein tragendes Element der Vorrichtung 20 darstellt. Der Lagerflansch 39 ist oftmals auch als so genanntes Antriebslager bezeichnet. An diesem Lagerflansch 38 ist rückwärtig und oben ein Aktuator 41 befestigt, der im Hinblick auf eine axiale Verschiebung des ersten Getriebeteils 23 eine bestimmte Aufgabe übernimmt. Unterhalb des Aktuators 41 ist ein Gehäuse 44 dargestellt, das beispielsweise ein sogenanntes Polgehäuse ist. Innerhalb des Polgehäuses bzw. Gehäuses
44 ist ein Rotor 47 angeordnet, der in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse 44 bzw. Polgehäuse 44 einen Antriebsmotor 50 bildet. Unterhalb des Antriebsmotors 50 ist ein Steuergerät 53 gezeigt, das ebenfalls am Lagerflansch 38 befestigt ist. Das Steuergerät könnte auch als sogenanntes Wegbaugerät konstruiert sein. Es ist als hier dargestelltes Anbausteuergerät jedoch vorteilhafter, da sich so ein vom Hersteller der Vorrichtung 20 kompaktes Gerät herstellen, liefern und anbauen lässt, ohne weitere ungesicherte Verbindungsprozesse im Fahrzeugwerk ablaufen lassen zu müssen. Zu dem lässt sich dann im Werk des Herstellers der Vorrichtung 20 diese insgesamt prüfen, ohne sie anschließend wieder in Teile zerlegen zu müssen. Des Weiteren ist rechts des zweiten Getriebsteils 26 ein Drehzahlsensor 56 dargestellt. Der Drehzahlsensor 56 hat die
Aufgabe, die Drehzahl des zweiten Getriebeteils 26 zu ermitteln bzw. hierfür ein Hilfsmittel zu sein. Der Aktuator 41 dient dazu, im Betriebszustand das erste Getriebeteil 23 aus der Ruhelage axial zu verschieben und dadurch das erste Getriebeteil in das zweite Getriebeteil 26 einzuspuren. Der Antriebsmotor 50 dient - wie bei üblichen Startanlagen - dazu, das erste Getriebeteil 23 in Drehung zu versetzen und ein Drehmoment auf das zweite Getriebeteil 26 auszuüben. Optional ist ein zweiter Drehzahlsensor 51 zur Ermittlung der Drehzahl n23, eine erforderliche Datenleitung zwischen dem Sensor 51 und dem Steuergerät 53 ist nicht dargestellt. Mittels einer Steuerleitung 52 schaltet das Steuergerät 53 einen Schalter 54, damit die Vorrichtung 20 mittels der Batterie 55 bestromt werden kann
Nachfolgend wird die Funktion der Vorrichtung und ihre grundlegende Arbeitsweise dargestellt: Es wird beispielsweise angenommen, dass die Brennkraftmaschine 29 zunächst im eingeschalteten Zustand ist, das heißt, die Motorwelle 32, beispielsweise als Kurbelwelle ausgeführt, dreht sich. Dies trifft beispielsweise auf ein Fahrzeug zu, das auf einer Verkehrsstraße angetrieben ist. Wird nun das Fahrzeug vor einer Ampel beispielsweise angehalten, so wird bei einem Fahrzeug mit dem vorgesehenen sogenannten Start-Stopp-
System die Brennkraftmaschine 29 beim Vorhandensein bestimmter Bedingungen, beispielsweise geöffnetem Triebstrang (Unterbrechung der Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine 29 an ein Fahrgetriebe durch Öffnung einer Kupplung) oder minimale Fahrzeuggeschwindigkeit v < 7km/h oder Batterieladezustand <70%, abgeschaltet. Natürlich können auch zwei oder alle drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein. Um in diesem sogenannten Start-Stopp-Betrieb keinen Komfort- und Sicherheitsverlust zu erleiden, ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine sehr kurzfristig wieder gestartet werden kann. Hierzu ist vorgesehen, dass das erste Getriebeteil 23 sehr früh in das zweite Getriebeteil 26 eingespurt wird. Dies bedeutet in diesem Fall, dass das erste Getriebeteil 23 noch in der so genannten Auslaufphase der
Brennkraftmaschine 29 in das zweite Getriebeteil 26 eingespurt werden soll, siehe hierzu auch Figur 3.
In Figur 3 a bis 3 d sind zusammengehörige Kurvenverläufe im Zusammenhang mit dem Einspuren eines ersten Getriebeteils 23 in ein zweites Getriebeteil 26 prinzipiell dargestellt. Entscheidet das an Bord des Fahrzeugs vorhandene Start-Stopp-System, dass die Brennkraftmaschine ausgeschaltet werden soll, so wird das Signal S, mit dem das Signal zum Einspuren des ersten Getriebeteils 23 in das zweite Getriebeteil 26 gegeben wird, auf „1" gesetzt (Figur 3a). Als Folge dieses Einschaltsignals zum Zeitpunkt t0 wird der Antriebsmotor 50 der Vorrichtung 20 eingeschaltet, so dass ein Strom I^Q durch den
Antriebsmotor 50 fließt und damit den Rotor 47 in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird auch das erste Getriebeteil 23 in Drehung versetzt, Figur 3 c. Die Darstellung des Stromverlaufs in Figur 3b ist idealisiert.
Durch dieses Einschaltsignal (Figur 3 a) wird zunächst das erste Getriebeteil 23 in
Drehung versetzt. Dieses erste Getriebeteil 23 erreicht nach einer gewissen, nicht näher bestimmten Zeit t-[ eine in Figur 3c idealisiert dargestellte maximale Umfangsgeschwindigkeit V23 des ersten Getriebeteils 23. Mit dem Beginn des Zeitpunkts tg beginnt im Steuergerät 53 eine Zeit Δtj abzulaufen. Nach dem Ablauf dieser Zeit Δtj zum Zeitpunkt t2 wird die Brennkraftmaschine 29 tatsächlich ausgeschaltet, das heißt, deren Drehzahl n2β bzw. die Umfangsgeschwindigkeit V26 am zweiten Getriebeteil 26 beginnt sich zu vermindern, siehe auch Figur 3 c. Im Ausführungsbeispiel beginnt zu diesem Zeitpunkt die für den vorzunehmenden Einspurvorgang von erstem Getriebeteil 23 in das zweite Getriebeteil 26 relevante Drehzahlermittlung von zweiten Getriebeteil 26 und erstem Getriebeteil 23. Natürlich kann die Drehzahlermittlung auch bereits z. B. zum Zeitpunkt t0 beginnen. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Drehzahl des zweiten Getriebeteils 26 mittels des Drehzahlsensors 56 ermittelt wird. Die Drehzahlermittlung bezüglich des ersten Getriebeteils 23 erfolgt mit dem Beginn des Zeitpunkts t3, nachdem das zweite Getriebeteil 26 eine voreingestellte Drehzahlschwelle erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt t3 wird der Antriebsmotor 50 abgeschaltet, siehe auch Figur 3b.
Wie allgemein bekannt ist, erzeugt ein nicht mehr angetriebener, das heißt in diesem Fall nicht mehr bestromter Antriebsmotor 50 an einer seiner Klemmen, die hier gemäß bekannter Normen (DIN 72552) als „Klemme 45" bezeichnet ist, eine Ausgangsspannung U45 (proportional zu Drehzahl n^), die durch den nunmehr generatorischen Betrieb der Vorrichtung 20 verursacht ist. Aus dem Spannungsniveau dieser Spannung U45 kann durch Vergleich mit in einem Kennfeld 59 gespeicherten Vergleichswerten auf eine im
Wesentlichen bestimmte Drehzahl und damit Umfangsgeschwindigkeit V23 des ersten Getriebeteils 23 geschlossen werden. Durch weitere ständige Beobachtung des Systems während des Zeitablaufs und damit dem Erkennen eines geeigneten Bewegungszustands von erstem Getriebeteil 23 und zweitem Getriebeteil 26 schließt das System - stellvertretend das Steuergerät 53 - schließlich auf einen geeigneten Bewegungszustand
(d. h. die Umfangsgeschwindigkeiten V26 und V23 unterscheiden sich kaum und lassen ein Einspuren zu) und steuert zum Zeitpunkt 14 den Aktuator 41 derart an, dass dieser bestromt (I41) wird und somit das erste Getriebeteil 23 in Richtung zum zweiten Getriebeteil 26 vorschiebt. Die Kurve in Figur 3 c) und Figur 3d) sind diesbezüglich etwas idealisiert. Die axiale Bewegung des Ritzels bzw. ersten Getriebeteils 23 findet eigentlich verzögert statt. Da bezüglich des ersten Getriebeteils 23 und zweiten Getriebeteils 26 ein geeigneter Bewegungszustand vorherrscht (die Umfangsgeschwindigkeiten beider Getriebeteile sind im Wesentlichen gleich), spurt das erste Getriebeteil 23 ohne Schwierigkeiten und nennenswerte Widerstände in das zweite Getriebeteil 26 ein. Da bei dem hier ausgeführten Beispiel zum Zeitpunkt 14 das erste Getriebeteil 23 eine gegenüber dem zweiten Getriebeteil 26 unwesentlich höhere Umfangsgeschwindigkeit V23 aufweist, passen sich beide Umfangsgeschwindigkeiten V23 bzw. V26 bis zum Zeitpunkt t5, das heißt bis zum hier beispielhaften formschlüssigen Eingriff beider Getriebeteile an, so dass ab dem Zeitpunkt t$ beide Umfangsgeschwindigkeiten V23 und V26 gleich sind. Ab diesem Zeitpunkt t$ bleiben beide Getriebeteile 23 und 26 bis zum Zeitpunkt tx und darüber hinaus ineinander eingespurt. Nach dem Zeitpunkt t$ wird zum Zeitpunkt Xß der Strom des Aktuators 41 verringert und schließlich nach einem weiteren Zeitablauf zum Zeitpunkt Xη abermals auf ein niedrigeres Niveau geschaltet.
Die Variation des Stromes Lu hat folgenden Grund: Ziel ist ein Geräuschoptimiertes
Einspuren, d.h. der Aktuator sollte möglichst keine Überschussenergie aufnehmen. Da der magnetische Kreis am Anfang des Einspurvorganges einen großen Luftspalt und damit einen großen magnetische Widerstand aufweist, muss die Durchflutung und damit der Strom I41 hoch sein. Die magnetische Energie wird dabei teilweise in Federenergie aber auch in Bewegungsenergie gesteckt. Hierdurch wird der Luftspalt im Hubmagneten verkleinert. Um nun keine zu hohe Beschleunigung des Magnetankers zu erhalten, wird der Strom in der zweiten Phase zwischen t6 und t7 reduziert. Ist das Ritzel nun komplett eingespurt, kann die Durchflutung reduziert werden, da das Ritzel durch Selbsthemmung des Steilgewindes zwischen Rotor 47 und Ritzel 23 ein Ausrücken aus dem Getriebeteil 26 verhindert. Daher kann der Strom ab dem Zeitpunkt X1 im Prinzip auf Null Ampere reduziert werden.
Um nun eine möglichst gute Anpassung an die Umgebungsbedingungen zu erreichen, wird die Strom- Weg-Kennlinie in Abhängigkeit der Temperatur und weiterer Umgebungsvariablen im Steuergerät hinterlegt.
Die beiden Getriebeteile 23 und 26 kommen letztlich zum Zeitpunkt tx zur Ruhe und drehen sich daher nicht mehr weiter. In diesem Ausführungsbeispiel kann daher ab dem Zeitpunkt tx ein weiterer Startvorgang der Brennkraftmaschine 29 erfolgen. Dies wird bzw. würde ab diesem Zeitpunkt durch Bestromen des Antriebsmotors 50 mit einem
Antriebsstrom I50 erfolgen, so dass das erste Getriebeteil 23 dann ein positives Antriebsmoment auf das zweite Getriebeteil 26 überträgt. Ein weiterer Startvorgang der Brennkraftmaschine 29 kann aber auch bereits vorher erfolgen, sofern beide Getriebeteile 23 und 26 ausreichend tief ineinander eingreifen Im Rahmen dieses Ausfuhrungsbeispiels ist somit ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung 20 mit einem ersten Getriebeteil 23 beschrieben, wobei das erste Getriebeteil 23 zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil 26 vorgesehen ist. Die Vorrichtung 20 ist insbesondere als Startvorrichtung ausgebildet und weist als eine Ausführungsmöglichkeit des ersten Getriebeteils 23 ein Ritzel auf, das zum Einspuren in einen Zahnkranz (zweites
Getriebeteil 26) einer Brennkraftmaschine 29 vorgesehen ist. Gemäß dem hier beschriebenen Verfahren sind zumindest ein Mittel (Drehzahlsensor 56, Klemme 45, Steuergerät 53, Kennfeld 59) vorhanden, durch das ein Bewegungszustand (Drehzahlbzw. Umfangsgeschwindigkeit) des ersten Getriebeteils 23 und ein Bewegungszustand (Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit des zweiten Getriebeteils 26) ermittelt wird.
Es ist dabei vorgesehen, dass durch das zumindest eine Mittel (Drehzahl 56, Klemme 45, Steuergerät 53, Kennfeld 59) als Eigenschaft des Bewegungszustandes des zweiten Getriebeteils 26 dessen Drehzahl n2ß und als Eigenschaft des Bewegungszustandes des ersten Getriebeteils 23 dessen Drehzahl n23 ermittelt wird.
Im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens ist vorgesehen, dass durch das zumindest eine Mittel (56, 45, 53, 59) aus der Drehzahl n2ß des zweiten Getriebeteils 26 und der Drehzahl n23 des ersten Getriebeteils 23 ein geeigneter Bewegungszustand ermittelt wird, der ein meingriffbringen des ersten Getriebeteils 23 mit dem zweiten Getriebeteil
26 erlaubt. Der Begriff „geeigneter Bewegungszustand" bedeutet, dass ein Einspuren des ersten Getriebeteils 23 in das zweite Getriebeteil 26 ohne nennenswerte Widerstände beim Einspuren beider sich drehender Getriebeteile möglich ist. Der Einspurvorgang bzw. der geeignete Bewegungszustand ermöglicht ein zerstörungsfreies meingriffbringen beider Getriebeteile 23 und 26 im sich drehenden Zustand.
Wie beschrieben ist vorgesehen, dass zum Inemgriffbringen des ersten Getriebeteils 23 mit dem zweiten Getriebeteil 26 in einem Verfahrensschritt eine von null abweichende Umfangsgeschwindigkeit V23 des ersten Getriebeteils 23 einer von null abweichenden Umfangsgeschwindigkeit v2β des zweiten Getriebeteils 26 angenähert wird. Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt das erste Getriebeteil 23 mit dem zweiten Getriebeteil 26 in Eingriff gebracht (t4 bis t5).
Es ist dabei vorgesehen, dass zum Annähern der Umfangsgeschwindigkeiten V23 und V26 von erstem Getriebeteil 23 und zweitem Getriebeteil 26 einerseits die Brennkraftmaschine 29 ausgeschaltet (12) und dadurch die Umfangsgeschwindigkeit y1(y des zweiten Getriebeteils 26 gesenkt (ab Xj) und andererseits die Umfangsgeschwindigkeit des ersten Getriebeteils 23 erhöht wird (ab Zeitpunkt tg).
Gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel wird dabei hinsichtlich der Reihenfolge des
Ausschaltens von Brennkraftmaschine 29 und Einschalten des Antriebsmotors 50 bevorzugt, dass zuerst der Startermotor 50 eingeschaltet wird und erst dann die Brennkraftmaschine 29 ausgeschaltet wird.
Wie erläutert, ist vorgesehen, dass das erste Getriebeteil 23 nach einem ausreichenden
Annähern der Umfangsgeschwindigkeiten V23 und V26 von erstem Getriebeteil 23 und zweiten Getriebeteil 26 in das zweite Getriebeteil 26 eingespurt wird. Die Umfangsgeschwindigkeiten V23 und V26 sind dabei von null verschieden.
Gemäß einem weiteren Verfahrensschritt ist vorgesehen, dass nach einem geeigneten
Startsignal (beispielsweise Niederdrücken des Gaspedals des Kraftfahrzeugs) nach dem Einspuren des ersten Getriebeteils 23 in das zweite Getriebeteil 26 durch das erste Getriebeteil 23 ein positives Antriebsmoment M23 auf das zweite Getriebeteil 26 und damit auf die Motorwelle 32 übertragen wird.
Wie gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, ist vorgesehen, dass vor dem Übertragen des positiven Antriebsmoments M23 das erste Getriebeteil 23 und das zweite Getriebeteil 26 gemeinsam und in eingespurtem Zustand beider Getriebeteile die Umfangsgeschwindigkeit beider Getriebeteile jeweils gemeinsam den Wert null erreichen (tx). Ein Antriebsmoment M23 kann aber auch früher (nach t5) übertragen werden, wobei die Getriebeteile dann nicht die Umfangsgeschwindigkeit Null erreichen.
Bei der Beobachtung des Systems aus Vorrichtung 20 und Brennkraftmaschine 29 ist vorgesehen, dass insbesondere nach dem Zeitpunkt \j zum Ermitteln eines geeigneten Bewegungszustands des zweiten Getriebeteils 26 und des ersten Getriebeteils 23 die
Drehzahlen n23 bzw. n2g der Getriebeteile ermittelt werden.
Da die Drehzahlen der beiden Getriebeteile 23 und 26 an sich noch keine Aussagefähigkeit hinsichtlich eines geeigneten Bewegungszustandes ermöglichen - beide Getriebeteile 23 und 26 haben üblicherweise erhebliche Durchmesserunterschiede, die im Bereich des Faktors 10 liegen - ist aus den Drehzahlen der beiden Getriebeteile jeweils eine Umfangsgeschwindigkeit V23 bzw. V26 zu ermitteln, um letztlich eine hinreichende Gleichheit beider Umfangsgeschwindigkeiten bestimmen können.
Ersatzweise ist nicht unbedingt eine Ermittlung der Umfangsgeschwindigkeiten V23 bzw.
V26 notwendig. Genauso gut können beispielsweise in einem Kennfeld 62 des Steuergeräts 53 geeignete Drehzahlen der beiden Getriebeteile 23 und 26 abgelegt sein. Dies bedeutet konkret, beispielsweise für den Faktor 10 hinsichtlich des Durchmesserunterschieds beider Getriebeteile, dass eine Drehzahl von 300 pro Minute zum Einspuren eines ersten Getriebeteils 23 in ein zweites Getriebeteil 26 geeignet ist, wenn dieses eine Drehzahl von 30 pro Minute aufweist. Derartige Drehzahlen beider Getriebeteile, die ein Einspuren ermöglichen würden, werden hier als Äquivalente bezeichnet.
In Figur 4 ist ein im Vergleich zu Figur 3 c dargestellter Einspurvorgang in etwas modifizierter Variante dargestellt. Der wesentliche Unterschied ist hier, dass das Einspuren des ersten Getriebeteils 23 in das zweite Getriebeteil 26 zwar weiterhin zum Zeitpunkt 14 erfolgt, jedoch in diesem Fall, wie leicht ersichtlich ist, die Geschwindigkeit V26 größer als die Geschwindigkeit V23 ist. Im Unterschied zur Figur 3 c muss daher bis zum Einspuren des ersten Getriebeteils 23 in das zweite Getriebeteil 26 dieses etwas beschleunigt werden, um letztlich das Eingreifen zum Zeitpunkt t$ zu vervollständigen. Die Sicherstellung eines zügigen Eingreifens kann dabei durch mehrere verschiedene Maßnahmen sichergestellt werden: So kann bspw. eine Stromimpuls kurzer Dauer nach t4 ausreichen, um eine weiters nicht überprüfte aber geeignete Drehzahl n23 bzw. Umfangsgeschwindigkeit v23 zu erreichen. Ist nach dem Stromimpuls die Drehzahl n23 bzw. Umfangsgeschwindigkeit v23 zu hoch, kann die Drehzahl n23 bzw. Umfangsgeschwindigkeit v23 entweder wieder durch Auswertung der generatorisch ermittelten Spannung U45 oder durch Drehzahlüberwachung mittels des Sensors 51 erfolgen.
Bezüglich der bisher vorgeschlagenen Art und Weise, die Starterdrehzahl bzw. Drehzahl des Antriebsmotors 50 zu bestimmen, kann die Drehzahl nicht nur von der an der Klemme 45 anliegenden generatorischen Spannung ermittelt werden, sondern darüber hinaus zusätzlich in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Vorrichtung 20 bzw. deren Betriebsdauer. Eine derartige Abhängigkeit der Drehzahl n23 kann in einer weiteren Ausgestaltung ebenfalls im Steuergerät 53 (oder einem anderen Steuergerät) in einem Kennfeld abgelegt werden.
Die Starterdrehzahl kann auch mit Hilfe eines zusätzlichen Sensors 51 am Ritzel 23 ermittelt werden. Vorzugsweise eignen sich hierzu magnetische Sensoren, die die Modulation des Magnetfeldes durch die Eisenzähne des Zahnkranzes detektieren.
Soll bereits im bestromten Zustand des Antriebsmotors 50 dessen Drehzahl n23 ermittelt werden, so kann dies beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Kennlinie oder eines Kennfeldes vorgenommen werden, wobei hier die Temperatur der Vorrichtung 20 und deren Versorgungsspannung an der Klemme 45 berücksichtigt werden können. Der
Starterstrom bzw. der Antriebsstrom 145 wird hierzu im Steuergerät 53 gemessen.
Hinsichtlich der Reihenfolge des Ausschaltens der Brennkraftmaschine 29 und des Einschaltens des Antriebsmotors 50 kann gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel bzw. zweiten Ausführungsbeispiel auch eine andere Reihenfolge gewählt werden: So kann beispielsweise die Brennkraftmaschine 29 zuerst ausgestaltet werden und dann der Startermotor bzw. Antriebsmotor 50 eingeschaltet werden. Gleichfalls ist auch ein gleichzeitiges Ausschalten der Brennkraftmaschine 29 und Anschalten des Antriebsmotors 50 möglich. Hinsichtlich der Darstellung in Figur 3c und 4 ergibt sich hinsichtlich der Verlegung des Zeitpunktes t2 auf den Zeitpunkt tg eine Verschiebung der
Kurven nach links bzw. früh. Dementsprechend wäre in einem solchen Fall der Zeitpunkt t3 und folgende Zeitpunkte ebenfalls in Richtung früh, das heißt in Richtung zum Zeitpunkt tg, vorgelegt.
Die Figur 5 zeigt für das erste Getriebeteil 23 eine Verzahnung, wobei Einzelzähne an ihrer der dem zweiten Getriebeteil 26 zugewandten Stirnseite jeweils zumindest eine Abschrägung 60 aufweisen, die ein Einspuren des ersten Getriebeteils 23 in das zweite Getriebeteil 26 erleichtert.
Dem Steuergerät 53 kann die Drehzahl der Motorwelle 32 beispielsweise auch über ein im Kraftfahrzeug vorhandenes Datensystem zugeführt werden, beispielsweise über den sogenannten CAN-BUS.
Bei dem hier beschriebenen System ist vorgesehen, dass das Auslaufen der Brennkraftmaschine bei geschlossener Drosselklappe erfolgt, um das ansonsten als störend empfundene Auslaufschütteln der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Dadurch wird ebenfalls ein Rückpendeln des Motors, welches beim Eingriff des Getriebeteils 23 zu einem lauten Freilaufgeräusch führen würde, vermieden. Die Vorrichtung 20 bleibt mit ihrem ersten Getriebeteil dann in eingespurtem Zustand, bis wiederum ein Andrehen der Brennkraftmaschine veranlasst wird.
Die Kennfelder 59 und 62 können auch als ein gemeinsames Kennfeld (Tabelle) ausgeführt sein.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung mit einem ersten Getriebeteil (23) zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil (26), insbesondere Startvorrichtung mit einem Ritzel zum Einspuren in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine (29), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mittel (56, 53, 45) vorhanden ist, durch das ein Bewegungszustand des ersten Getriebeteils (23) und ein Bewegungszustand des zweiten Getriebeteils (26) ermittelbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das zumindest eine Mittel (56, 53, 45) als Eigenschaft des Bewegungszustandes des zweiten
Getriebeteils (26) dessen Drehzahl (^g) und als Eigenschaft des Bewegungszustands des ersten Getriebeteils (23) dessen Drehzahl (^3) ermittelbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das zumindest eine Mittel (56, 53, 45) aus der Drehzahl (^g) des zweiten Getriebeteils (26) und der
Drehzahl (^3) des ersten Getriebeteils (23) ein Bewegungszustand ermittelbar ist, der ein meingriffbringen des ersten Getriebeteils (23) mit dem zweiten Getriebeteil (26) erlaubt oder nicht erlaubt.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein Steuergerät (53) umfasst.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehzahlsensor (56) zum Ermitteln einer Drehzahl (^g) des zweiten Getriebeteils (26) vorhanden ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) einen Antriebsmotor (50) aufweist, durch den das erste Getriebeteil (23) in Drehung versetzbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) einen Aktuator (41), insbesondere einen elektrischen Hubmagneten, aufweist, durch den das erste Getriebemittel (23) verschiebbar, insbesondere axial verschiebbar, ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorspuren und ein Drehen des ersten Getriebeteils (23) unabhängig voneinander steuerbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeteil (23) eine Verzahnung aufweist, wobei Einzelzähne an ihrer der dem zweiten Getriebeteil (26) zugewandten Stirnseite jeweils zumindest eine Abschrägung aufweisen, die ein Einspuren des ersten Getriebeteils (23) in das zweite Getriebeteil (26) erleichtert.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Lagerflansch (38) hat, an dem sowohl der Aktuator (41) als auch das Steuergerät (53)befestigt sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Steuergerät (53) ein Kennfeld (59) gespeichert ist, in dem zumindest eine Eigenschaft der Vorrichtung zumindest einer anderen Eigenschaft zugeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass einer Eigenschaft des elektrischen Flusses durch den Antriebsmotor (50) eine Drehzahl (^3) des ersten
Getriebeteils (23) zugeordnet ist, wobei die Eigenschaft eine Spannung (U45) ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuergerät (53) eine Spannung (U45) ermittelbar ist, die im generatorischen Betrieb des Antriebsmotors (50) an einem mit dem Antriebsmotor (50) verbundenen Leiter anliegt.
14. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (20) mit einem ersten Getriebeteil (23) zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil (26), insbesondere Startvorrichtung mit einem Ritzel zum Einspuren in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine (29), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mittel (56, 53, 45) vorhanden ist, durch das ein Bewegungszustand des ersten Getriebeteils (23) und ein Bewegungszustand des zweiten Getriebeteils (26) ermittelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch das zumindest eine Mittel (56, 53, 45) als Eigenschaft des Bewegungszustandes des zweiten Getriebeteils
5 (26) dessen Drehzahl (^g) und als Eigenschaft des Bewegungszustands des ersten
Getriebeteils (23), dessen Drehzahl (^3) ermittelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch das zumindest eine Mittel (56, 53, 45) aus der Drehzahl n2ß des zweiten Getriebeteils (26) und der Drehzahl (^3) des ersten Getriebeteils (23) ein geeigneter Bewegungszustand 0 ermittelt wird, der ein meingriffbringen des ersten Getriebeteils (23) mit dem zweiten
Getriebeteil (26) erlaubt.
17. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum meingriffbringen des ersten Getriebeteils (23) mit dem zweiten Getriebeteil (26) in einem Verfahrensschritt eine von null abweichende Umfangsgeschwindigkeit (V23) 5 des ersten Getriebeteils einer von null abweichenden Umfangsgeschwindigkeit des
(v2β) des zweiten Getriebeteils (26) angenähert wird, und anschließend in einem weiteren Verfahrensschritt das erste Getriebeteil (23) mit dem zweiten Getriebeteil (26) in Eingriff gebracht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Annähern der O Umfangsgeschwindigkeit (V23; Viβ) von erstem Getriebeteil (23) und zweiten
Getriebeteil (26) einerseits die Brennkraftmaschine (29) ausgeschaltet und dadurch die Umfangsgeschwindigkeit des zweiten Getriebeteils (26) gesenkt und andererseits die Umfangsgeschwindigkeit (V23) des ersten Getriebeteils (23) erhöht wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass 5 bezüglich einer Reihenfolge des Ausschaltens der Brennkraftmaschine (29) und
Einschaltens des Antriebsmotors (50) aus folgenden Möglichkeiten ausgewählt wird:
a) zuerst Anschalten des Antriebsmotors (50), dann Ausschalten der Brennkraftmaschine (29),
b) zuerst Ausschalten der Brennkraftmaschine (29), dann Ausschalten des 0 Antriebsmotors (50), c) gleichzeitiges Ausschalten der Brennkraftmaschine (29) und Anschalten des
Antriebsmotors (50).
20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeteil (23) nach einem ausreichenden Annähern der Umfangsgeschwindigkeiten (V23) und (v2β) von erstem Getriebeteil (23) und zweitem Getriebeteil (26) in das zweite Getriebeteil (26) eingespurt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeiten (V23, v2β) von Null verschieden sind.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einspuren des ersten Getriebeteils (23) in das zweite Getriebeteil (26) durch das erste
Getriebeteil (23) ein positives Antriebsmoment M23 auf das zweite Getriebeteil (26) übertragen wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Übertragen des positiven Antriebsmoments (M23) das erste Getriebeteil (23) und das zweite Getriebeteil (26) gemeinsam und im eingespurten Zustand die
Umfangsgeschwindigkeit Null erreichen.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln eines geeigneten Bewegungszustandes des zweiten Getriebeteils (26) und des ersten Getriebeteils (23) zu bestimmten Zeitpunkten Drehzahlen (n23, n26) der Getriebeteile (23) und (26) ermittelt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Drehzahlen (n23, n26) Umfangsgeschwindigkeiten (v23, v2β) der Getriebeteile ermittelt und die Drehzahlen (n23, n26) der verschiedenen Getriebeteile (23,26) miteinander verglichen werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen der
Getriebeteile mit Werten vergleichen werden, die in einem Kennfeld (59, 62) eines Steuergeräts (53) gespeichert sind, wobei in dem Kennfeld für das Einspuren des ersten Getriebeteils (23)in das zweite Getriebeteil (26) geeignete Drehzahlen einander zugeordnet sind.
PCT/EP2007/051281 2006-03-06 2007-02-09 Vorrichtung mit einem ersten getriebeteil zum einspuren in ein zweites getriebeteil, insbesondere startvorrichtung mit einem ritzel zum einspuren in einen zahnkranz einer brennkraftmaschine sowie verfahren zum betrieb einer derartigen vorrichtung WO2007101770A1 (de)

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