(57)【要約】  本発明は、スタータモータ（２）と、噛み合わせ装置と、自動車における内燃機関（７）のリングギヤ（６）に噛み合わされるスタータピニオン（３）とを備えた始動装置（１）の制御方法に関する。スタータピニオン（３）を噛み合わせるために、殊にスタート・ストップ運転ストラテジに関して、制御部によって噛み合わせ装置が駆動制御される。スタータピニオン（３）を噛み合わせるための噛み合わせ装置の少なくとも１つの噛み合わせ値が検出装置（２０）によって検出され、基準値として制御部において記憶および評価される。
2011530037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータモータ（２）と、噛み合わせ装置と、自動車における内燃機関（７）のリングギヤ（６）に噛み合わされるスタータピニオン（３）とを備えた始動装置（１）の制御方法であって、
前記スタータピニオン（３）を噛み合わせるために、殊にスタート・ストップ運転ストラテジに関して、制御部によって前記噛み合わせ装置を駆動制御する、制御方法において、
前記スタータピニオン（３）を噛み合わせるための前記噛み合わせ装置の少なくとも１つの噛み合わせ値を検出装置（２０）によって検出し、基準値として前記制御部において記憶および評価する、ことを特徴とする、制御方法。
【請求項２】
前記噛み合わせ装置の前記噛み合わせ値を測定し、前記噛み合わせ装置において、前記スタータピニオン（３）は前記リングギヤ（６）へ噛み合わせる際に歯と歯が突き当たる位置を形成する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記スタータピニオン（３）を噛み合わせるための期間として、前記噛み合わせ値を測定する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記スタータピニオン（３）の移動距離として、前記噛み合わせ値を測定する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記噛み合わせ装置はスタータリレー（４）として構成されており、該スタータリレー（４）の給電可能なコイルによって前記スタータピニオン（３）を噛み合わせ、前記スタータリレー（４）におけるアンカー（２４）の移動による影響を受ける前記スタータリレー（４）の電流を検出および評価する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記噛み合わせ装置は別個に給電可能な２つのコイルを有するように構成されており、少なくとも１つの第１のコイルは噛み合わせコイル（１０）として構成されており、噛み合わせの際に検出装置（２０）が、給電の行われない第２のコイルにおける誘導電圧（Ｕ１１）を測定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記期間を車両の運転を開始する前に測定する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記期間を制御部によって所定のサイクルで測定し、基準値として更新する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
コンピュータプログラムが制御部において実施される場合に、請求項１から４までの少なくとも１項記載の方法の全てのステップを実施するためにプログラム命令と共にプログラムメモリ（１７）にロードされるコンピュータプログラム製品。
【請求項１０】
車両における内燃機関（７）を始動させるためのスタータモータ（２）とスタータリレー（４）とスタータピニオン（３）とを備えた始動装置（１）のための制御部であって、
該制御部はマイクロコンピュータを有するように構成されており、該マイクロコンピュータ（１５）を用いてスタート・ストップ運転ストラテジが実施される、制御部において、
前記制御部はプログラムメモリ（１７）および検出装置（２０）を有し、該検出装置（２０）を用いて、噛み合わせを行うコイルへの給電時の前記スタータリレー（４）における特徴的な電流値が測定され、該電流値が測定された噛み合わせ値として評価され、処理のためにプログラムメモリ（１７）に記憶されることを特徴とする、制御部。
【請求項１１】
前記制御部はプログラムメモリ（１７）を有し、該プログラムメモリ（１７）には例えば請求項８記載のコンピュータプログラム製品がロードされ、有利には請求項１から７までのいずれか１項記載の方法が実施される、プログラムメモリ（１７）を備えた請求項１０記載の制御部。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、スタータモータと、噛み合わせ装置と、自動車における内燃機関のリングギヤに噛み合わされるスタータピニオンとを備えており、噛み合わせ装置がスタータピニオンを噛み合わせるために、殊にスタート・ストップ運転ストラテジに関して制御部によって駆動制御される、始動装置の制御方法に関する。さらに本発明は、車両における内燃機関を始動させるためのスタータモータとスタータリレーとスタータピニオンとを備えた始動装置のための制御部およびコンピュータプログラム製品に関する。制御部は、スタート・ストップ運転ストラテジを実施するマイクロコンピュータを有するように構成されている。
【０００２】
燃料を節約し、また内燃機関の排ガスエミッションを削減するために、例えば信号待ちの際、または短時間のストップを強制する他の交通障害において、所定の停止条件にしたがい、殊に所定の時間の経過後に機関制御部によって車両における内燃機関の停止動作を行うことが公知である。さらには、スタータを用いてスタータピニオンを内燃機関のリングギヤに噛み合わせることにより内燃機関を始動させることが公知である。スタータピニオンを用いて始動される内燃機関のその種の構造の場合、停止しているスタータピニオンを回転しているリングギヤには噛み合わせられないので、内燃機関の再始動に関して、内燃機関を再び始動できるようになるまでに待機しなければならない最小時間が存在する。
【０００３】
スタータピニオンを内燃機関の惰性運転中に既にリングギヤに噛み合わせる発明もある。これに関しては以下のような従来技術が公知である。
【０００４】
DE 10 2006 011 644 A1からは、内燃機関のリングギヤおよびスタータピニオンを備えた装置、またその種の装置の作動方法が公知である。この発明ではリングギヤの回転数およびスタータピニオンの回転数が求められ、スタータピニオンは内燃機関の停止動作後に、内燃機関の惰性運転時の回転数と実質的に同じ回転数で噛み合わされる。スタータピニオンは内燃機関が回転を開始するまで噛み合わされた状態にとどまる。
【０００５】
DE 10 2006 039 112 A1には、自動車の内燃機関のためのスタータの回転数を検出する方法が記載されている。さらにこの刊行物には、始動装置が固有のスタータ制御装置を有し、このスタータ制御装置によってスタータの回転数が算出され、また、回転数が低下していくことにより内燃機関がそれ自体でもはや始動できない場合に、スタータ・ストップモードにおいてスタータのピニオンが加速される。ピニオンは惰性運転している内燃機関のリングギヤの回転数と実質的に同期された回転数でリングギヤに噛み合わされる。
【０００６】
DE 10 2005 004 326には、噛み合わせ過程と始動過程が別個に行われる、内燃機関のための始動装置が記載されている。始動装置は制御ユニットを有し、この制御ユニットはスタータピニオンを噛み合わせるための調整素子とスタータモータを別個に駆動制御する。ドライバによって新たに始動要求が発せられる前に、制御ユニットによって車両の始動過程前にピニオンをリングギヤに噛み合わせることができる。この際に、噛み合わせリレーとしての調整素子が内燃機関の惰性運転中に既に駆動制御される。噛み合わせ装置の摩耗を可能な限り少なくするために、回転数閾値は機関のアイドリング回転数を大幅に下回る。スタータモータの非常に高い始動電流による搭載電源網での電圧降下を回避するために、制御部によって例えばスタータ電流をクロック制御することによって円滑な始動が実現される。搭載電源網の出力がバッテリ状態の分析によって監視され、相応にスタータモータがクロック制御される、もしくはスタータモータに電流が供給される。さらにこの刊行物には、始動時間を短縮するために、内燃機関の停止直前または停止直後にクランク軸を位置決めできることが記載されている。
【０００７】
本発明の課題は、車両の快適性を改善するために、内燃機関の再始動を著しく早く、また簡単に実施することができ、さらには寿命を延ばすように実施することができる、冒頭で述べたような方法、コンピュータプログラム製品および制御部を提供することである。
【０００８】
発明の概要
本発明によれば、この課題は、請求項１，９および１０の特徴部分に記載されている構成によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の着想は、理想的な時点に噛み合わせを行うために、事前に検出された少なくとも１つの噛み合わせ値を用いて、スタータピニオンの噛み合わせ期間を正確に求めることである。噛み合わせを行うための理想的な時点は、運転し始めた、または惰性運転している噛み合わされるべきスタータピニオン、もしくは、一定の速度で回転している噛み合わされるべきスタータピニオンが、惰性運転している内燃機関のリングギヤと実質的に同期された回転数（以下では同期回転数とも記す）で噛み合わされる時点である。噛み合わせ期間に関するより正確な値に基づいて、噛み合わせが行われる同期回転数を著しく高めることができるので、運転要求の変化、例えば内燃機関の再始動に従来技術から公知の方式よりも遙かに早く反応することができる。比較的小さい回転数窓および所定の時間窓において実質的な同期回転数に達することによって、関連する駆動コンポーネント、例えばスタータ装置およびリングギヤの機械的な摩耗およびノイズの発生は最小限に低減されている。
【００１０】
上記の課題は、本発明による方法を用いることによって、スタータピニオンを噛み合わせるための噛み合わせ装置の少なくとも１つの噛み合わせ値が検出装置によって検出され、基準値として制御部において記憶および評価されることによって解決される。車両における固有の噛み合わせ値の検出は、車両の製造時に生じる製造公差および位置決め公差を補償調整するために重要である。これらの製造公差および位置決め公差は、噛み合わせが行われるまでのピニオンの異なる長さの移動距離に表れる。ピニオンの移動距離は例えば１ｍｍ〜５ｍｍの公差を有する可能性がある。これによって、製造公差および位置決め公差に起因する異なる噛み合わせ時点が生じるが、本発明によれば、それらの異なる噛み合わせ時点を少なくとも１つの噛み合わせ値の検出によって補償調整することができる。したがって、スタート・ストップ運転ストラテジにおいては、低い回転数でも非常に高い回転数でも、非常に正確で非常に高い質の同期回転数でスタータピニオンをリングギヤに噛み合わせることができる。記憶された基準値は、噛み合わせ装置を用いる噛み合わせのための始動時間は、正確な時点に噛み合わせるために、この基準値に依存してずらされるべきかについて評価される。
【００１１】
実質的にリングギヤとスタータピニオンとの間において発生する製造公差および位置決め公差を検出するために、スタータピニオンをリングギヤに噛み合わせる際に歯と歯が突き当たる位置が生じる場合にのみ、噛み合わせ値が検出装置によって基準値として記憶される。この噛み合わせ値は車両毎に異なるので、噛み合わせの質を向上させるために、制御部によって個別に求められて調整される。
【００１２】
本発明の１つの実施形態によれば、噛み合わせ値として期間が測定される。すなわち、歯と歯が突き当たる位置が生じることによって、スタータピニオンを内燃機関のリングギヤに噛み合わせることができないことが確認されるまでの期間が基準値として使用される。殊に、スタータピニオンとリングギヤの間においてピニオンが移動する距離は製造公差および位置決め公差に起因して僅かではあるが異なる大きさであるので、この期間は変化する。スタータピニオンを噛み合わせる際のこの組立公差をスタート・ストップ運転ストラテジの間に補償調整するために、基準値が検出され、噛み合わせ装置の時間的に定義された駆動制御を行うために考慮される。
【００１３】
択一的な実施形態によれば、噛み合わせ値としてスタータピニオンの移動距離が直接的に測定される。基準値は移動距離として制御部によって読み出されて処理される。制御部は移動距離に応じて噛み合わせ装置の駆動制御を変更し、したがって製造公差を補償調整する。移動距離を公知の検出手段によって測定することができる。
【００１４】
本発明の１つの実施形態によれば、噛み合わせ装置がスタータリレーとして構成されており、この場合には、スタータリレーの給電可能なコイルによってスタータピニオンが噛み合わされ、スタータリレーにおけるアンカーの移動による影響を受けるスタータリレーの電流が検出されて評価される。したがって、噛み合わせ値は噛み合わせコイルから得られ、この噛み合わせ値はスタータリレーを適時に駆動制御するための基準値を算出するために使用される。したがって、スタータリレーの噛み合わせコイルは二重機能を有し、センサとしてもアクチュエータとしても使用される。
【００１５】
殊に有利な実施形態によれば、スタータリレーとしての噛み合わせ装置は給電可能な第１のコイルおよび第２のコイルを有するように構成されており、この場合には、噛み合わせコイルとして機能する、噛み合わせのために第１のコイルに給電が行われることによって、給電が行われていない第２のコイルにおける誘導電圧が検出装置によって測定される。したがってスタータリレーは、製造公差を補償調整するために、２つの別個に駆動制御可能なコイル、すなわち噛み合わせコイルと、同時にセンサとしても機能する、スタータ電流をスイッチングするためのスイッチングコイルとを備えた多機能アクチュエータとして使用される。給電が行われていないスイッチングコイルにおける誘導電圧を測定することによる簡単な電磁的な原理によって、製造公差に起因して車両毎に異なる、歯と歯が突き当たるまでの期間が測定される。この期間は、スタート・ストップ運転ストラテジの所定の運転値のための基準値として使用される、ピニオンの移動距離に相当する。スタート・ストップ運転ストラテジは機関制御部と協働する制御部によって実施される。
【００１６】
有利には、この期間は車両が運転を開始する前に測定される。車両毎に異なる製造公差は、通常の場合、車両の寿命において一度だけ確認される。したがって運転の開始とは、車両は完成しているが、所有者に引き渡される前の時点であると解される。運転の開始は、内燃機関またはスタータモータの修理作業が行われ、それによって組立公差がずれてしまう可能性がある場合にも該当する。車両の運転開始前には、制御部が本発明の方法による「自己学習式の」診断機能によって調整される。
【００１７】
択一的な実施形態によれば、製造公差が制御部によって、例えば一定の距離を走行した後、または、一定の期間が経過した後のような所定のサイクルで測定され、基準値が必要に応じて更新される。このことは、例えばスタータピニオンまたはリングギヤにおける摩耗によって生じる許容帯域を補償調整し、寿命を延ばすために有利である。これによって早期の摩耗が低減される。
【００１８】
前述の課題は、コンピュータプログラムが制御部において実施される場合に、上述の方法の全てのステップを実施するためにプログラム命令と共にプログラムメモリにロードされるコンピュータプログラム製品によって解決される。
【００１９】
コンピュータプログラム製品は、車両内の付加的な構成要素を必要とせず、車両内に既に設けられている制御部においてモジュールとして実施することができる。コンピュータプログラム製品を例えば機関制御部または始動装置のための制御部、すなわちスタート制御部内に設けることができる。コンピュータプログラム製品は、個別的な特定の顧客要望に容易に適合させることができ、また修正された経験値によって運転パラメータを改善することができる、もしくは、自己学習機能を実施することができるというさらなる利点を有する。
【００２０】
さらに上記の課題は、プログラムメモリおよび検出装置を有する制御部によって、噛み合わせコイルへの給電時のスタータリレーにおける特徴的な電流値が測定され、この電流値が測定された噛み合わせ値として評価され、処理のためにプログラムメモリに記憶されることによって解決される。したがって、少なくとも１つのコイルを備えた２段階のスタータリレーと接続されている制御部によって、組立公差を補償調整する測定およびセンサシステムが形成され、これによって、スタータピニオンをスタータモータと同期された回転数で内燃機関のリングギヤに正確に噛み合わせる時点に関して高い質を達成することができる。それに伴い寿命も延び、ノイズの発生も低下し、またスタート・ストップ運転ストラテジにおいては、従来技術から公知の方式に比べて内燃機関をより早く使用可能状態にすることができる。
【００２１】
さらに有利な実施形態によれば、制御部はプログラムメモリを有するように構成されており、プログラムメモリには上述のコンピュータプログラム製品がロードされ、有利には上述の方法が実施される。
【００２２】
上記において説明した特徴、また下記において説明する特徴は、それぞれ記載した組み合わせでしか使用できないのではなく、他の組み合わせにおいても使用できるものであると解される。
【００２３】
以下では、添付の図面を参照しながら、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】車両の駆動コンポーネントの概略的なブロック回路図を示す。
【図２】本発明による方法のフローチャートを示す。
【図３】噛み合わせ過程における信号と特性曲線の関係を表すダイヤグラムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、始動装置１のブロック回路図を示す。始動装置１はスタータピニオン３を備えたスタータモータ２を有する。スタータピニオン３は噛み合わせ装置としてのスタータリレー４によってスタータモータ２のスタータ軸５上において軸方向に移動可能である。スタータピニオン３は、内燃機関７を始動させるために、スタータリレー４によって内燃機関７のリングギヤ６に噛み合わせられる。
【００２６】
外された状態、すなわち噛み合わされていない状態においては、スタータピニオン３のリングギヤ側の端面とリングギヤ６のスタータピニオン側の端面との間には、例えば１ｍｍ〜５ｍｍの範囲にあるピニオン・リングギヤ間隔Ｔが組立公差として生じている。この間隔Ｔは製造公差および位置決め公差に起因して車両毎に異なる。
【００２７】
本発明によれば、図１に示されている始動装置１はスタート・ストップ運転ストラテジを実施し、このスタート・ストップ運転ストラテジにしたがい内燃機関７をより早く再始動させることができる。スタート・ストップ運転ストラテジに基づき、機関制御部８によって内燃機関７の停止動作が行われる。内燃機関の使用可能状態をより早く保証するために、スタータピニオン３の回転数は、リングギヤ６の回転数と同期する回転数へと加速される。リングギヤの回転数は、その回転数が低下するにつれ同期回転数に近付く。相互に変動する可能性がある２つの回転数を可能な限り良好に同期させるために、本発明によれば、制御部（以下ではスタータ制御部９と記す）には、スタータピニオン３が停止位置からリングギヤ６に突き当たるまでの期間が通知される。間隔Ｔを有する可変の組立公差に依存する、噛み合わせまでのこの期間を検出するために、以下説明する方法が実施される。殊に内燃機関の運転要求が急に変更されても、本発明による方法を実施してスタート・ストップ運転ストラテジを改善するために、始動装置は殊に以下の特徴およびコンポーネントを有する。
【００２８】
殊に有利な実施形態によれば、スタータリレー４はスタータ制御部９によって別個に駆動制御される２つのコイル、すなわち第１のコイルおよび第２のコイルを有するように構成されている。第１のコイルはいわゆる噛み合わせコイル１０であり、スタータモータ２への給電とは別個にスタータピニオン３をリングギヤ６に噛み合わせるためのものである。第２のコイルであるスイッチングコイル１１は、スタータモータ２を駆動制御するために、バッテリ１２からの最大始動電流を切り替えるためのものである。噛み合わせコイル１０およびスイッチングコイル１１は、図１においては抽象的に簡略化されて示されている特別な回路装置を介してスタータ制御部９と接続されている。スタータリレー４およびスタータモータ２と接続されているスタータ制御部９の回路装置は他の有利な回路装置も有して良いもと解されるが、図１においては重要なコンポーネントのみが示されている。
【００２９】
噛み合わせコイル１０およびスイッチングコイル１１を駆動制御するために、スタータ制御部９は電子的なパワースイッチ１３，１４を有し、これらのパワースイッチ１３，１４をリレーとして構成することもできる。パワースイッチ１３，１４はスタータ制御部９内に設けられているマイクロコンピュータ１５によって駆動制御される。マイクロコンピュータ１５はバスシステム１６、例えばＣＡＮバスを介して情報が提供されるように機関制御部と接続されており、スタータモータ２およびスタータリレー４を始動させるための情報信号を受信し、また、スタート・ストップ運転ストラテジを実施するためのパルス信号を受け取ることができる。スタート・ストップ運転ストラテジはマイクロコンピュータ１５のプログラムメモリ１７に格納されている。マイクロコンピュータ１５はスタート・ストップ運転ストラテジを実施するためにタイマ１８を有する。
【００３０】
本発明によれば、スタータ制御部９は検出装置２０を有し、この検出装置２０はアースに対するスイッチングコイル１１の誘導電圧を電圧測定装置２７によって所定の時間にわたり測定し、この電圧値をマイクロコンピュータ１５に伝送する。
【００３１】
択一的に、検出装置２０は電流測定装置２６を有し、この電流測定装置２６は噛み合わせコイル１０の電流を検出し、それらの値の所定の時間にわたる経過をマイクロコンピュータ１５に伝送する。
【００３２】
マイクロコンピュータ１５はタイマ１８を用いて測定された値を評価し、後続の図面を参照しながら以下において説明するように、スタータリレー４を用いてスタータピニオン３に噛み合わせるための始動パルスを時間に関して相応に適合させる。
【００３３】
冷態始動を実施するために、例えばイグニションロックにおけるスイッチ１９を閉じることによって機関制御部８が起動される。機関制御部８は別個のリレー２１を閉じ、これによりスタータリレー４およびスタータモータ２への給電が行われる。
【００３４】
機関制御部８が停止時要件を検出できるようにするために、機関制御部８は第２のバスシステム、例えばＬＩＮバス２２と接続されている。ＬＩＮバス２２はセンサによって検出された値、例えば車両の速度、アクセルペダル位置、クラッチペダル位置および／またはブレーキペダル位置などの値を供給し、これらの値から、スタート・ストップ運転ストラテジのための停止条件が存在するか否かが導出される。
【００３５】
スタータピニオン３をリングギヤ６に噛み合わせるための期間に著しい影響を及ぼす組立公差の間隔Ｔを測定するために、噛み合わせコイル１０によって、給電により始動パルスが発生してから、スタータピニオン３がリングギヤ６に突き当たるまでの期間が測定される。このことは、噛み合わせが行われるまでの実際の期間を導出し、またリングギヤ６およびスタータピニオン３が高速に回転している場合であっても正確な時点での同期された噛み合わせを実現し、それによってノイズの発生および摩耗を最小化し、さらには始動装置の効率を最適化するために重要である。
【００３６】
図２は、スタータピニオンとリングギヤの間隔Ｔに関する組立公差を調整するために、スタータ制御部９によって実施される方法のシーケンスをフローチャートで例示的に示したものである。方法のシーケンスは有利にはスタート・ストップ運転ストラテジの開始時に実施される。択一的に、摩耗の発生に起因して変化した可能性がある間隔を検査するために、方法のシーケンスを所定のサイクル、例えば一定の距離を走行した後、例えば５０，０００ｋｍまたは１００，０００ｋｍを走行する毎に、もしくは、一定の時間間隔を置いて、例えば年に１回または冷態始動前には毎回繰り返し実施することも可能である。もちろん、方法のシーケンスは関連する車両コンポーネントが修理された後にも再度実施されるべきである。方法のシーケンスは、温度差が大きく、それにより間隔Ｔを有する組立公差が変化する可能性がある場合にも必要に応じて実施することができる。
【００３７】
ステップＳ１においては、例えば車両の完成後に、車両が最初にイグニションキーによって始動され、スイッチ１９が操作されたときに、スタータ制御部９、殊にマイクロコンピュータ１５が信号を受信し、プログラム命令を有するコンピュータプログラムとしてプログラムメモリ１７にロードされている方法を実施する。
【００３８】
ステップＳ２においては、パワースイッチ１３を介して噛み合わせコイル１０に給電が行われ、スタータピニオン３はリングギヤ６に向かって移動する。
【００３９】
ステップＳ３においては、電圧測定装置２７を有する検出装置２０が所定の時間にわたり、スタータリレー４におけるスイッチングコイル１１の誘導電圧を検出する。この誘導電圧は、フォークレバー２５を介してスタータピニオン３を軸５上において軸方向にスライドさせるアンカー２４の移動に起因する。所定の時間にわたり取得された電圧値が検出装置２０からマイクロコンピュータ１５に伝送される。マイクロコンピュータ１５はその時間にわたる電圧値を特徴的な値経過にしたがい評価し、特徴的な値経過に達するまでの噛み合わせ過程の持続時間を算出する。２つの特徴的な値経過、すなわち第１の特徴的な値経過および第２の特徴的な値経過が存在する。第１の特徴的な値経過は、スタータピニオン３が噛み合わされなかった場合、すなわちスタータピニオン３の歯とリングギヤ６の歯が突き当たる場合に相当する。第２の特徴的な値経過は、スタータピニオン３がリングギヤ６に噛み合わされた場合を表す。
【００４０】
択一的または付加的に、検出装置２０は電流測定装置２６を有するように構成されており、この電流測定装置２６は噛み合わせコイル１０の電流１１０を測定する。電流１１０はアンカー２４の移動に起因する誘導電圧によって低減される。誘導電圧の原因は、アンカーの移動によるコイルのインダクタンスの変化である。マイクロコンピュータ１５は電圧測定装置２７または電流測定装置２６からの測定値経過、もしくはそれら２つの装置からの測定値経過を評価する。第１の特徴的な値経過は、例えば局所的なプラトーおよび／または所定の用途固有のレベルにおける極大値に基づいた、一般的には歯と歯が突き当たる位置への到達を表している電流または電圧の曲線経過から得られる。
【００４１】
判定ステップＡ１では、マイクロコンピュータ１５が、ステップＳ３において評価された特徴的な値経過が所定の許容範囲内にあるか否か、すなわち、評価された特徴的な値経過は第１の特徴的な値経過または第２の特徴的な値経過であるか否かが判定される。許容範囲内の第１の特徴的な値経過である場合には、マイクロコンピュータ１５はスタータピニオン３の歯とリングギヤ６の歯が突き当たっている状態を検出する。
【００４２】
検出された特徴的な値経過が許容領域外にある場合、すなわち、第２の特徴的な値経過が存在する場合には、歯と歯が突き当たっている状態は存在せず、スタータピニオン３はリングギヤ６に噛み合わされている。したがって、もはや組立公差の間隔Ｔを測定できなかったことが分かる。
【００４３】
歯と歯が突き当たる状態にならなかった場合には、噛み合わせコイル１０への電流供給を遮断することによって、スタータピニオン３は噛み合わされた状態から再び外される。続いて、ステップＳ２，Ｓ３およびＡ１が繰り返される。スタータピニオン３を別の出発状態にするために、明瞭にするために図示していない制御部を介して、スタータモータ２に付加的に僅かな電流を供給してスタータモータ２を回転させることができる。
【００４４】
すなわちステップＳ４においては、ステップＳ２およびＳ３ならびに判定ステップＡ１を再度実施した際に間隔Ｔが期間として検出されるようにするために、スタータピニオン３がリングギヤ６に対して回転される。
【００４５】
評価された特徴的な値経過が許容領域内の第１の特徴的な値経過である場合、ステップＳ５において噛み合わせの持続時間が噛み合わせ持続時間値として記憶される。この噛み合わせ持続時間値は基準値を形成し、この基準値から、マイクロコンピュータ１５がコンピュータプログラム製品を実施することによって、スタータピニオン３を噛み合わせるための理想的な噛み合わせ持続時間値、したがって理想的な始動時点、すなわち考えられる最善の始動地点が導出される。
【００４６】
択一的な実施形態によれば、判定ステップＡ２においてカウンタが始動され、本方法のステップＳ２およびＳ３が実施され間隔Ｔの移動が何度か行われ、したがって基準値が確認される。例えば、ステップＳ５において求められた基準値が３回確認された場合、または平均値が形成された場合にのみ、基準値が最終的に記憶される。このことはステップＳ６において行われる。測定エラーを補償するためにも、噛み合わせ過程は複数回実施される。歯と歯が突き当たる位置が生じる噛み合わせ過程は約７０%生じる。すなわち少なくとも約３０％の場合には、歯が溝に噛み合う位置が生じる状態に基づいてステップの繰り返しが必要となる。
【００４７】
ステップＳ６においては、基準値が少なくとも車両の寿命にわたり、または、次回の基準値測定までプログラムメモリに記憶される。
【００４８】
ステップＳ７においては、マイクロコンピュータ１５が始動時点ｔ0を算出し、その始動時点ｔ0をニュートラルな目標基準値から早めるか遅らせる。
【００４９】
ステップＳ８においては方法が終了され、この時点においてはスタータ制御部９がスタート・ストップ運転ストラテジに関して調整されており、このスタート・ストップ運転ストラテジにしたがい、高い回転数であってもスタータピニオン３をリングギヤ６に非常に良好に噛み合わせることができる。
【００５０】
図３は、電流、電圧および移動距離のそれぞれと時間との関係を表すダイヤグラムを示し、このダイヤグラムにおいて、噛み合せコイル１０の電圧の特性曲線Ｕ１０、噛み合わせコイル１０の電流の特性曲線Ｉ１０、スタータピニオン３の軸方向の移動距離の特性曲線Ｒ３、アンカー２４の軸方向の移動距離の特性曲線Ａ２４およびスイッチングコイル１１の誘導電圧の特性曲線Ｕ１１のそれぞれには、例えば１ｍｍの組立公差の間隔Ｔを伴って歯と歯が突き当たる状態に関して−１が付されており、またスタータピニオン３がリングギヤ６に完全に噛み合わされる状態に関して−ｍａｘが付されている。
【００５１】
図３には、本発明の重要な着想として、噛み合わせコイル１０の電流Ｉ１０および／または誘導電圧Ｕ１１が所定の時間にわたり測定および評価されること、すなわちスタータリレー４を同時にアクチュエータとしてもセンサとしても使用できることが示唆されている。
【００５２】
アンカー２４が移動することによって、噛み合せコイル１０においては磁束が変化して電圧Ｕが誘導され、この電圧Ｕは外部から印加される電圧Ｕ１０とは逆方向に配向されており、電流を特性曲線Ｉ４−１およびＩ４−ｍａｘにしたがい低減させる。
【００５３】
電流経過はスタータ制御部９において、または、例えばスタータ制御部９が機関制御部８に組み込まれている場合には他の別個の制御部において検出および評価される。
【００５４】
噛みあわせコイル１０に給電が行われると、低下する勾配を有する電流Ｉ１０は、スタータリレー４におけるコイルのインダクタンスに起因して上昇する。したがって、スイッチングコイル１１の電流経路内にある電圧測定装置２７において、アンカー２４の移動に起因する誘導電圧Ｕ１１を測定することができ、また噛み合わせコイル１０による起磁力をスタータ制御部９において測定することができ、それらを図２に関連させて説明した方法にしたがい評価することができる。同様に、電流測定装置２６を用いて噛み合わせコイルの電流Ｉ１０を測定および評価することができる。
【００５５】
例えば、図３に示されているように、ピニオンが１ｍｍ移動した後に歯と歯が突き当たる位置に基づいて、所定の時点ｔ1においてスタータピニオン３の端面がリングギヤ６に突き当たると、誘導電圧は特性曲線Ｕ１１−１にしたがい低減するが、歯と溝が向き合う位置において噛み合わせが行われたことに基づきアンカー２４が完全に移動した際には、誘導電圧の特性曲線Ｕ１１−ｍａｘは大幅に上昇する。
【００５６】
噛みあわせコイル１０の電流の特性曲線Ｉ１０からも、歯と歯が突き当たる位置を導出することができる。何故ならば、例えばピニオンが１ｍｍ移動した後に突き当たると、アンカー２４の移動は停止されているので誘導電圧Ｕは低下し、したがって電流は特性曲線Ｉ１０−１にしたがいさらに上昇するからである。
【００５７】
これに対して、アンカー２４が最大限に移動した場合には、誘導電圧Ｕは特性曲線Ｕ１１−ｍａｘにしたがい上昇するので、電流Ｉ１０−ｍａｘは再び僅かに低減される。
【００５８】
スタータピニオン３からリングギヤ６までの間隔が僅かである組立状態では、アンカー２４の遅延が行われ、電流Ｉ１０−１が時点ｔ1よりも早い時点において改めて上昇される。これに対し、スタータピニオン３からリングギヤ６まで間隔が大きい組立状態では、時点ｔ1は遅い時点にずらされる。この時点ｔ1を測定することによって、組立状態ないし間隔を推測することができ、また噛み合わせ期間を相応に基準値によって補正し、記憶することができる。図２に示した方法および図３においては特性曲線によって表された方法を、車両の運転の開始時に調整することができるか、イグニションキーによる始動が行われるたび、またはある距離を走行した後、もしくはある期間の経過後のような所定の一定の間隔をおいて調整することができる。
【００５９】
図３には時点ｔ2も示されている。この時点においてスタータ制御部は、測定された値、すなわち噛み合わせコイル１０の電流Ｉ１０および／またはスイッチングコイル１１の誘導電圧Ｕ１１から、歯と溝が向き合った位置に基づいてスタータピニオン３が完全にリングギヤ６に噛み合わされており、したがってアンカー２４が最大限移動したことを確認する。すなわち時点ｔ2は図２の判定ステップＡ１の許容領域外にあるので、スタータ制御部９は完全な噛み合わせを検出し、必要に応じて図２に関連させて説明した方法のシーケンスに応じて測定過程を繰り返す。
【００６０】
全ての図面は概略的に示されたものに過ぎず、縮尺通りではない。その他の点においては、殊に、本発明にとって重要なもののみが示されている。
【図１】
2011530037.tif 000003
【図２】
2011530037.tif 000004
【図３】
2011530037.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータモータ（２）と、噛み合わせ装置と、自動車における内燃機関（７）のリングギヤ（６）に噛み合わされるスタータピニオン（３）とを備えた始動装置（１）の制御方法において、
前記スタータピニオン（３）を噛み合わせるための前記噛み合わせ装置の少なくとも１つの噛み合わせ値を求め、前記求めた噛み合わせ値を使用して、前記スタータピニオン（３）を前記リングギヤ（６）へ噛み合わせる際に歯と歯が突き当たる位置を形成する、ことを特徴とする、制御方法。
【請求項２】
前記噛み合わせ値が、前記スタータピニオン（３）を噛み合わせるための期間である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記噛み合わせ値が、前記スタータピニオン（３）の移動距離である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記噛み合わせ装置はスタータリレー（４）として構成されており、該スタータリレー（４）の給電可能なコイルによって前記スタータピニオン（３）を噛み合わせ、前記スタータリレー（４）におけるアンカー（２４）の移動による影響を受ける前記スタータリレー（４）のコイルの電流を測定し、前記測定した電流に基づき前記噛み合わせ値を求める、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記噛み合わせ装置は少なくとも１つの噛み合わせコイル（１０）を有し、前記噛み合わせコイル（１０）によって誘起される誘導電圧（Ｕ１１）を測定し、前記測定した誘導電圧に基づき前記噛み合わせ値を求める、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記求めた噛み合わせ値を記憶し、前記始動装置（１）の制御のための基準値として用いる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記噛み合わせ値を、車両の製造直後、修理の直後、所定の距離を走行した後、または、所定の期間後に求める、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
車両における内燃機関（７）を始動させるためのスタータモータ（２）とスタータリレー（４）とスタータピニオン（３）とを備えた始動装置（１）であって、
前記始動装置（１）に設置された制御部は検出装置（２０）を有し、ただし、該検出装置（２０）は、前記スタータピニオン（３）を噛み合わせるための噛み合わせ装置の少なくとも１つの噛み合わせ値を求めるものであって、
前記制御部は、前記求めた噛み合わせ値に基づき、前記スタータピニオン（３）を前記リングギヤ（６）へ噛み合わせる際に、歯と歯が突き当たる位置を形成することを特徴とする、始動装置。
【請求項９】
前記前記噛み合わせ値が、前記スタータピニオン（３）を噛み合わせるための期間である、請求項８記載の始動装置。
【請求項１０】
前記噛み合わせ値が、前記スタータピニオン（３）の移動距離である、請求項８記載の始動装置。
【請求項１１】
前記検出装置（２０）は電流測定装置（２６）を有し、該電流測定装置（２６）によって、前記スタータリレー（４）におけるアンカー（２４）の移動による影響を受ける前記スタータリレー（４）のコイルの電流を測定し、前記制御部は、前記測定した電流に基づき前記噛み合わせ値を求める、請求項８から１０までのいずれか１項記載の始動装置。
【請求項１２】
前記噛み合わせ装置は、別個に給電可能な第１のコイル（１０）および第２のコイル（１１）を有し、前記第１のコイル（１０）は噛み合わせを行うコイルであり、前記検出装置（２０）は、前記第１のコイル（１０）によって前記第２のコイル（１１）に誘起される誘導電圧（Ｕ１１）を測定し、制御部は、前記測定した誘導電圧（Ｕ１１）に基づき前記噛み合わせ値を求める、請求項８から１１までのいずれか１項記載の始動装置。
【請求項１３】
前記第２のコイルは、前記誘導電圧（Ｕ１１）を検出するコイルであり、かつ、前記スタータモータ（２）の始動に関するアクチュエータに用いられるコイルである、請求項１２記載の始動装置。
【請求項１４】
スタータモータ（２）と、噛み合わせ装置と、自動車における内燃機関（７）のリングギヤ（６）に噛み合わされるスタータピニオン（３）とを備えた始動装置（１）に設置された制御用コンピュータに下記のステップを実行させるためのプログラムにおいて、
前記スタータピニオン（３）を噛み合わせるための前記噛み合わせ装置の少なくとも１つの噛み合わせ値を求め、前記求めた噛み合わせ値を使用して、前記スタータピニオン（３）を前記リングギヤ（６）へ噛み合わせる際に歯と歯が突き当たる位置を形成することを特徴とする、コンピュータプログラム。
【請求項１５】
前記噛み合わせ値を、前記噛み合わせ装置としてのスタータリレー（４）のコイル電流を測定し、前記測定した電流に基づき求める、請求項１４記載のコンピュータプログラム。
【請求項１６】
前記噛み合わせ値を、前記噛み合わせ装置が有する噛み合わせコイル（１０）によって誘起される誘導電圧（Ｕ１１）を測定し、前記測定した誘導電圧（Ｕ１１）に基づき求める、請求項１３または１４記載のコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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2011530037.tif 000007
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2011530037.tif 000009
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