(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータモータが全力で始動過程をトリガする前に該スタータモータのスタータピニオンが先ず始動信号により噛み合い磁石（ＥＭ）を介して内燃機関のリングギヤと係合するように構成されている、
スタータモータを有する内燃機関用始動装置において、
スタータピニオンが内燃機関のリングギヤに当接してから完全に噛み合うまでのあいだ、第１の半導体スイッチ（Ｔ１）を介して直流電圧源（Ｕ）から前置抵抗（Ｒｖｏｒ）およびスタータモータから成る直列回路へ低減された電流が印加され、スタータモータが低減された電流によりスタータピニオンを駆動し、
その後、噛み合い磁石（ＥＭ）がスタータピニオンを内燃機関のリングギヤに押し込み、スタータピニオンがリングギヤに完全に噛み合ってから、ロジック回路（Ｌ）が第１の半導体スイッチ（Ｔ１）に並列に接続された別の半導体スイッチ（Ｔ３）を介して出力リレー（ＬＲ）をスイッチオンして前記前置抵抗（Ｒｖｏｒ）を橋絡することにより、スタータモータ（ＳＭ）が全力で内燃機関を駆動する
ことを特徴とするスタータモータを有する内燃機関用始動装置。
【請求項２】
ロジック回路（Ｌ）は第２の半導体スイッチ（Ｔ２）を介して噛み合い磁石に直列に接続されており、該第２の半導体スイッチ（Ｔ２）は前置抵抗（Ｒｖｏｒ）およびスタータモータ（ＳＭ）から成る直列回路に並列接続されており、スタータピニオンが内燃機関のリングギヤに完全に噛み合うまで該第２の半導体スイッチ（Ｔ２）を介して噛み合い磁石（ＥＭ）がクロック制御される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第２の半導体スイッチ（Ｔ２）は第１の半導体スイッチ（Ｔ１）と噛み合い磁石（ＥＭ）とのあいだに直列に接続されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
内燃機関のリングギヤ内へのスタータピニオンの噛み合いが距離センサ（ＷＳ）を用いて監視され、ロジック回路（Ｌ）は距離センサ（ＷＳ）の監視結果に依存して第２の半導体スイッチ（Ｔ２）をクロック作動モードから連続作動モードへ切り換える、請求項２または３記載の装置。
【請求項５】
別の半導体スイッチ（Ｔ３）すなわち第３の半導体スイッチは給電電圧（Ｕ）の正電位と出力リレー（ＬＲ）とのあいだに直列に接続されており、該第３の半導体スイッチ（Ｔ３）を介して出力リレー（ＬＲ）をスイッチオンし、コンタクト接点（ｒ）を接続して前置抵抗（Ｒｖｏｒ）を橋絡することによりスタータモータに全電流を供給する、請求項１から４までのうちいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｔ４）が給電電圧（Ｕ）の正電位に通じる出力リレー（ＬＲ）とアースとのあいだに直列に接続されており、内燃機関のリングギヤ内へのスタータピニオンの噛み合い後、ロジック回路（Ｌ）は、該ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｔ４）を介して、出力リレー（ＬＲ）をスイッチオンしてコンタクト接点（ｒ）を接続することによりスタータモータ（ＳＭ）に全電流を供給する、請求項１から４までのうちいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
ロジック回路（Ｌ）は、所定の時間後、噛み合い磁石（ＥＭ）をクロック作動から連続作動へ切り換える、請求項２から６までのうちいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
スタータモータ（ＳＭ）、噛み合い磁石（ＥＭ）及び付加的に距離センサ（ＷＳ）が、ロジック回路（Ｌ）、前置抵抗（Ｒｖｏｒ）、第１、第２、第３の半導体スイッチ（Ｔ１〜Ｔ３）又はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｔ４）及び出力リレー（ＬＲ）から成るエレクトロニクス部分（ＥＴ）とは別個のスタータユニット（ＳＴ）を形成しており、該スタータユニットは３つの線路を介してエレクトロニクス部分（ＥＴ）に接続されている、請求項１から７までのうちいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
技術水準
本発明は、スタータモータが全力で始動過程をトリガする前に該スタータモータのスタータピニオンが先ず始動信号により噛み合い磁石を介して内燃機関のリングギヤと係合するように構成されている、内燃機関用始動装置に関する。
この種の始動装置はＤＥ３００２２３２Ｃ２から公知である。当該の公知の始動装置では点火錠のコンタクトにより噛み合い磁石が完全に制御され、その結果スタータピニオンは全力で内燃機関のリングギヤに当接する。これにより、２つの相互に衝き合される部分の歯列の摩耗現象又は損傷を来す。更に、噛み合い磁石はコンタクトブリッジを制御し、このコンタクトブリッジは、スタータモータを投入接続する。上記コンタクトブリッジのスイッチング過程は、当該の制御において、無障害ではない。
本発明の課題とするところは、内燃機関のリングギヤ内へのスタータピニオンの噛み合い及びスタータモータのスイッチング切換動作が改善されるように冒頭に述べた形式の始動装置を改良することにある。
前記課題は、本発明により、スタータピニオンが内燃機関のリングギヤに当接してから完全に噛み合うまでのあいだ、第１の半導体スイッチを介して直流電圧源から前置抵抗およびスタータモータから成る直列回路へ低減された電流が印加され、スタータモータが低減された電流によりスタータピニオンを駆動し、その後、噛み合い磁石がスタータピニオンを内燃機関のリングギヤに押し込み、スタータピニオンがリングギヤに完全に噛み合ってから、ロジック回路が第１の半導体スイッチに並列に接続された別の半導体スイッチを介して出力リレーをスイッチオンして前記前置抵抗を橋絡することにより、スタータモータが全力で内燃機関を駆動するようにして解決される。
本発明によれば、スタータピニオンの噛み合いのために、２つのステップシーケンスが行われる。第１のステップでは、スタータモータは前置抵抗を介してわずかなトルクで作動される。スタータモータの回転により歯溝との噛み合いが容易になり、スタータピニオンの送り動作により内燃機関のリングギヤ上へスタータピニオンが当接する際の摩耗が、リレーへの限られた通電によってソフトな事前係合が行われることにより、低減される。第２ステップにおいて、噛み合い磁石が完全に電流通電されると、スタータピニオンは完全に内燃機関のリングギヤ内に噛み合わされる。こうして、スタータモータは完全に電流通電され、完全なトルクで回転する。
当該の制御では、点火錠の始動コンタクトが負荷軽減され、２つのハイサイドスマートＦＥＴの制御の後、更に、時間的シーケンスを導入し、その結果スタータモータの低減された制御を噛み合い磁石の作動と同時に行うことができ、又は噛み合い磁石を、スタータモータの始動後はじめて作動することもできる。
噛み合い磁石のクロック作動により、電流が低減され、ひいては、熱的負荷が低減される。更に、それにより、内燃機関のリングギヤ内へのスタータピニオンのソフトな噛み合いが達成される。
２つのスイッチング過程の強制的時間的シーケンスは、２つの半導体スイッチが直列に接続されており、スタータピニオンの噛み合い後、第２の半導体スイッチがロジック回路を介して完全に導通制御されるように構成しても達成できる。
本発明の別の実施形態により、スタータモータの噛み合い及びスイッチング切り換え動作の移行動作を、内燃機関のリングギヤ内へのスタータピニオンの噛み合いが距離センサを用いて監視され、ロジック回路は距離センサの監視結果に依存して第２の半導体スイッチをクロック作動モードから連続作動モードへ切り換えるようにして制御することができる。
始動装置の第２のステップの導入は、第３の半導体スイッチが給電電圧の正電位と出力リレーとのあいだに直列に接続されており、該第３の半導体スイッチを介して出力リレーをスイッチオンし、コンタクト接を接続して前置抵抗を橋絡することによりスタータモータに全電流を供給するようにして行われる。出力リレーの関与により、噛み合い磁石により制御されるコンタクトブリッジを省くことができる。また、スタータモータのスイッチング切り換え動作及び噛み合いの第２のステップに対する電気的制御部を次のように構成することもできる。即ち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを給電電の正電位に通じる出力リレーとアースとのあいだに直列に接続し、内燃機関のリングギヤ内へのスタータピニオンの噛み合い後、ロジック回路は、該ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを介して、出力リレーをスイッチオンしてコンタクト接点を接続することによりスタータモータに全電流を供給するように構成するのである。
本発明の別の実施形態により、ロジック回路が、所定の時間後、噛み合い磁石をクロック作動から連続作動へ切り換えるように構成すれば、純然たる機能を引き受ける。ここで前提とされているところは、スタータピニオンは常に歯ギャップを見出している、即ち、噛み合っていない部分を有するということである。
本発明によれば、スタータモータ、噛み合い磁石及び付加的に距離センサが、ロジック回路、前置抵抗、第１、第２、第３のハイサイドスマートＦＥＴ又はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ及び出力リレーから成るエレクトロニクス部分とは別個のスタータユニットを形成しており、該スタータユニットは３つの線路を介してエレクトロニクス部分に接続されている。
エレクトロニクス部分は、スタータから別個なものであり、直接電池の近くに配置される。概して、保護の施されていない線路の長さを最小限に低減できる。スタータは、本来のスタート過程外では無電圧状態であり、その結果たんにわずかな短絡及び点火の危険性しかない。更に、当該の取付個所でのエレクトロニクス部分に対する環境条件（温度負荷、振動加速度、シール性等）は公知の始動装置におけるよりクリティカルでない。噛み合い磁石は、一層簡単になる、それというのは、それはコンタクトブリッジを制御しなくても良いからである。このことはスペース上及びコスト上の利点があり、更に、スタータを同軸的スタータ（Koaxialstarter）として実施することを可能にする。
また始動装置は、スタータにて簡単化された接続技術をも可能にし、このスタータはたんに端子５０Ａ及び４５並びに場合により距離センサＷＳに対する１つの接続を要するものである。スタータにて、内部の接続も必要でなくなる。制御エレクトロニクスは、２ステップでの噛み合い及びソフトな完全係合の機能により、過負荷保護及び過熱保護のようなさらなる機能を引き受けることができる。
次に本発明を、回路図で示す２つの実施例を用いて説明する。
図１はハイサイドスマートＦＥＴを介して接続された出力リレーを有する始動装置の第１実施例を示す。
図２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを介して接続された出力リレーを有する始動装置の第２実施例を示す。
車両内で点火錠のコンタクトにより送出された始動信号は、本発明の始動装置では、ロジック回路Ｌに供給され、このことは、端子（ｋｌ）５０ｅにてｓｔで示してある。ロジック回路Ｌは、始動信号ｓｔの印加期間中制御信号を出力側ａ１に送出し、この制御信号によりハイサイドスマートＦＥＴＴ１が導通制御され、このハイサイドスマートＦＥＴＴ１は給電電圧Ｕの正電位（端子ｋｌ３０）に接続されている。それにより、前置抵抗Rvor及びスタータモータＳＭの直列接続を介して低減された電流供給が行われ、その結果スタータモータは低減されたトルクでスタータピニオンを駆動する。同時に、又は時間的に遅延して出力ａ２を制御し、それもクロック制御モードで制御をする。クロックパルスによりハイサイドスマート（Highside-Smart）ＦＥＴＴ２を介して後置接続された噛み合い磁石ＥＭが作動される。このことは図示の直列接続においてハイサイドスマートＦＥＴＴ１の導通接続、ひいてはスタータモータＳＭの回転を前提とする。そのようにして、噛み合い磁石ＥＭは、ソフトに、即ち、低減された所要電流を以て調整移動され、それにより、ソフトな事前係合、即ち内燃機関のリングギヤ内へのスタータピニオンの低減されたトルクを以ての噛み合いが達成される。当該の噛み合いは、距離センサＷＳ、例えば、リミットセンサを用いて監視される。スタータピニオンが内燃機関のリングギヤ内に噛み合わされた場合、距離センサＷＳは、ロジック回路Ｌの入力側ｅ１に指示信号を送出し、この指示信号は、出力ａ３上の制御信号となる。ハイサイドスマートＦＥＴＴ３は導通制御され、出力リレーＬＲを投入接続し、この出力リレーＬＲは、それのコンタクトｔを以てスタータモータＳＭを直接給電電圧Ｕの正電位と接続し、従って前置抵抗Ｒｖｏｒ及びＦＥＴＴ１を橋絡する。スタータモータは、スタータピニオンを介して内燃機関のリングギヤを完全なトルクを以て駆動する。
距離センサＷＳは次のようにすれば省くこともできる、即ち、出力ａ２への制御信号を介する噛み合いの導入後、所定の時間が経過し、そして、ロジック回路Ｌが出力ａ３にて出力リレーＬＲを投入接続するようにするのである。当該の強制制御の前提とするところは、この時間での噛み合い及び噛み込み過程が成功を収めて実施されているということである。
図１に示すように、スタータモータＳＭ及噛み合い磁石ＥＭを、場合により、距離センサＷＳを以て、スタータＳＴとしてエレクトロニクス部分ＥＴと別個に構成できる。両部分は、２つないし３つの線路を介して相互に接続されており、車両内の種々の組込個所を可能にし、このことは端子（ｋｌ）ｗ，５０及び４５で示す。
図２の始動装置の構成が図１の始動装置の構成と相違する点は、出力リレーＬＲの電流回路のみであり、この電流回路は、コスト上有利なＮチャネルＭＯＳＦＥＴＴ４を介して投入接続される。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴＴ４は、アース電位に接続され、給電電圧Ｕの正電位に接続された出力リレーＬＲに直列に接続されている。制御はロジック回路Ｌの出力ａ３を介して同一の制御電位を以て行われる。
第３のハイサイドスマートＦＥＴＴ３を有する図１の回路では出力ａ３を介する制御は、それに必要な他の制御電位を以て行われる。ハイサイドスマートＦＥＴ−Ｔ３は、給電電圧Ｕの正電位に接続され、そして、アース電位に接続された出力リレーＬＲと直列に接続されている。
図１及び図２の両始動装置の制御シーケンスは、同じである。
【図１】
0004108140.tif 000002
【図２】
0004108140.tif 000003