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QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGES DOKUMENT
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung
JP 2010-34313 , eingereicht am 19. Februar 2010, deren Offenbarung vorliegend durch Bezugnahme enthalten ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Steuerung für einen Maschinenstarter, welche in Automobilen vorgesehen sein kann, und insbesondere eine solche Steuerung, die ausgebildet ist, den Eingriff eines Ritzels des Starters mit einem Zahnkranz einer Maschine nach Abschluss eines Ankurbelns der Maschine zu lösen.
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2. Stand der Technik
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Bei Automobilen wird typischerweise das Starten einer Maschine nach dem Stoppen durch Anlegen eines Initialmoments an der Abtriebswelle (d. h. einer Kurbelwelle) der Maschine unter Verwendung eines Starters erreicht. Genauer gesagt erregt eine Startersteuerung den Starter, um ein Ritzel in dessen Axialrichtung zu drücken um es mit einem Zahnkranz, der mechanisch mit der Kurbelwelle der Maschine gekoppelt ist, in Eingriff zu bringen. Die Startersteuerung erregt anschließend einen im Starter installierten Elektromotor, um den Zahnkranz durch das Ritzel zu drehen, und die Maschine anzukurbeln. Nach Abschluss des Ankurbelns der Maschine schaltet die Startersteuerung den Starter ab, um die Rotation des Ritzels zu stoppen. Solch eine Startersteuerung offenbart z. B. die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer
JP 2002-70699 .
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Der Starter ist, wie in der vorstehenden Offenlegung erklärt, mit einer ersten Kombination aus einem Relaisschalter und einem Transistor zum Erregen oder Abschalten eines Solenoids zum Drücken des Ritzels, und einer zweiten Kombination aus einem Relaisschalter und einem Transistor zum Erregen oder Abschalten des elektrischen Motors ausgestattet. Die Startersteuerung steuert Zeitpunkte der Erregung und des Abschaltens bei der ersten und der zweiten Kombination, um das Drücken des Ritzels und die Rotation des Motors separat zu steuern. Wenn die Maschine durch den Motor angekurbelt worden ist und gestartet wurde, stoppt die Startersteuerung das Erregen des Motors und löst anschließend den Starter von der Maschine.
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Falls das Lösen des Starters von der Maschine nach Abschluss des Ankurbelns der Maschine durch Ausschalten des Motors zum Stoppen des Ritzels und anschließendem Lösen des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz erreicht ist, wird das Ritzel durch den Zahnkranz gedreht, ohne durch den Motor angetrieben zu sein, bis das Ritzel vom Zahnkranz gelöst ist, nachdem der Motor tatsächlich gestoppt ist. Dies führt zu einem Problem bezüglich der mechanischen Abnutzung des Ritzels.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Daher ist es die Aufgabe eine verbesserte Struktur einer Startersteuervorrichtung vorzusehen, die ausgestaltet ist, die Abnutzung von Teilen eines Starters zu minimieren.
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Gemäß eines Aspekts einer Ausführungsform ist eine Startersteuervorrichtung vorgesehen, welche zum Steuern eines Betriebs eines Starters verwendet wird, der mit einem Ritzel, das mit einem mit einer Abtriebswelle einer Maschine gekoppelten Zahnkranz kämmbar ist bzw. in Eingriff gebracht werden kann, und einem Motor ausgestattet ist, der betrieben werden kann, um das Ritzel zu drehen, um die Maschine anzukurbeln. Die Startersteuervorrichtung weist auf: (a) eine Maschinenbetriebszustand-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Maschinen in einen Zustand versetzt worden ist oder nicht, um selbständig weiterzulaufen, nachdem sie durch den Motor angekurbelt wird; und (b) eine Eingriffslöseeinrichtung zum Lösen des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz, während das Ritzel weiter durch den Motor gedreht wird, wenn durch die Maschinenbetriebszustand-Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass die Maschine in einen Zustand versetzt worden ist, in dem sie selbständig weiterläuft.
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Genauer gesagt, wenn es erforderlich ist den Starter von der Maschine zu lösen, nachdem die Maschine beginnt angekurbelt zu werden, löst die Startersteuervorrichtung den Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz, während das Ritzel weiter durch den Motor gedreht wird. Das Ritzel wird daher weiter durch den Motor gedreht, wenn das Ritzel mit dem Zahnkranz gekämmt ist.
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Wenn das Ritzel durch den Zahnkranz gedreht wird (z. B., die Geschwindigkeit bzw. Rotationsgeschwindigkeit des Zahnkranzes höher als die des Motors ist), sollte der Drehmomentwert, der durch den Zahnkranz auf das Ritzel ausgeübt wird, wenn sich der Motor in einem EIN-Zustand befindet, um ein Drehmoment zu erzeugen, kleiner als der sein, wenn sich der Motor in einem AUS-Zustand befindet. Dies bedeutet, dass die mechanische Abnutzung des Ritzels, die durch das Drehen durch den Zahnkranz auftritt, kleiner wird, wenn der Motor läuft, um das Drehmoment auf das Ritzel auszuüben. Die Startersteuevorrichtung dreht den Motor wie vorstehend beschrieben weiter, wenn das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff steht, wodurch ein Drehmoment vermindert wird, das durch den Zahnkranz auf das Ritzel ausgeübt wird, um die Abnutzung des Ritzels zu minimieren.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die Startersteuervorrichtung zudem eine Ritzelrotationsstopp-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Zeitpunkts auf, zu dem die Rotation des Ritzels zu stoppen ist, basierend auf einer Zeit, die zum Lösen erforderlich ist, welche eine Zeitdauer ist, die erforderlich ist von dem Zeitpunkt, zu dem die Eingrifflöseeinrichtung den Starter anweist, den Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz zu lösen, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Lösen des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz tatsächlich abgeschlossen ist. Die Zeit, die zum Lösen erforderlich ist, verändert sich für gewöhnlich individuell bzw. abhängig vom Altern des Starters oder einer Temperaturveränderung des Starters. Zum Beispiel tritt Fett bzw. Schmierstoff aus Gleitteilen des Starters aus, oder Teile des Starters werden mit dem Alter des Starters abgenutzt, was zu einer Erhöhung der erforderlichen Zeitdauer führt. Darüber hinaus ist die Viskosität des Schmierstoffs, der für die Gleitteile des Starters verwendet wird, umso höher, desto niedriger die Temperatur des Starters ist, was zu einer Erhöhung der vorstehenden erforderlichen Zeit zum Lösen führt.
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Hinsichtlich der vorstehenden Tatsachen arbeitet die Startersteuervorrichtung zum Bestimmen der Zeit, zu der die Rotation des Ritzels zu stoppen ist, basierend auf der Zeitdauer, die von dem Zeitpunkt vergeht, zu dem die Eingrifflöseeinrichtung den Starter anweist, den Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz zu lösen, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Lösen des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz tatsächlich abgeschlossen ist, wodurch das Ritzel durch den Motor so lange wie möglich weiter gedreht wird, wenn das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff steht, wodurch die Abnutzung des Ritzels minimiert wird. Der Motor wird in einem optimalen Zeitpunkt gestoppt, ausgewählt basierend auf der erforderlichen Zeitdauer, wodurch die Zeitdauer, in der der Motor weiter gedreht wird, minimiert werden kann.
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Die Startersteuervorrichtung weist ferner eine Löseabschluss-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen auf, ob das Lösen des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz abgeschlossen worden ist oder nicht, nachdem die Eingrifflöseeinrichtung den Starter anweist, den Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz zu lösen, und eine Ritzelrotationsstopp-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem die Rotation des Ritzels zu stoppen ist, basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung, ob das Lösen des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz abgeschlossen worden ist oder nicht. Durch diesen Aufbau kann die Rotation des Ritzels durch den Motor nach Abschluss des Lösens des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz gestoppt werden, wodurch die Zeitdauer, in der der Motor weiter gedreht wird, minimiert wird.
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Der Starter kann ein erstes Solenoid, einen ersten Schalter, ein zweites Solenoid und einen zweiten Schalter enthalten, und wenn das erste Solenoid eingeschaltet ist, bringt es das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff. Der erste Schalter schafft wahlweise einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand des ersten Solenoids. Das zweite Solenoid arbeitet, um die Motorerregungskontakte zu öffnen oder zu schließen, um einen AUS-Zustand oder einen EIN-Zustand des Motors zu schaffen. Der zweite Schalter steuert einen Betrieb des zweiten Solenoids. Die Eingrifflöseeinrichtung schaltet den Motor von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand durch den zweiten Schalter, um die Rotation des Ritzels basierend auf der Zeit zu stoppen, welche erforderlich von dem Zeitpunkt, zu dem der erste Solenoid von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand durch den ersten Schalter geschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Lösen des Ritzels von dem Zahnkranz abgeschlossen ist.
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Genauer gesagt arbeitet der Starter derart, dass er den Eingriff oder das Lösen des Ritzels mit bzw. von dem Zahnkranz durch das erste Solenoid und den ersten Schalter schafft, und zudem den Motor durch das zweite Solenoid und den zweiten Schalter ein- bzw. auszuschalten. Die Zeit, die erforderlich ist, von dem Zeitpunkt, zu dem die Startersteuervorrichtung den Starter anweist das Ritzel vom Zahnkranz zu lösen, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Lösen tatsächlich abgeschlossen ist, kann sich von der Zeit unterscheiden, die erforderlich ist, von dem Zeitpunkt, zu dem die Startersteuervorrichtung den Starter anweist, die Rotation des Ritzels zu stoppen, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Rotation des Ritzels tatsächlich gestoppt ist.
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Das zweite Solenoid ist wie vorstehend beschrieben ausgestaltet, um die Motorerregungskontakte zu öffnen oder zu schließen, um den AUS-Zustand oder den EIN-Zustand des Motors zu schaffen, während das erste Solenoid ausgestaltet ist, um das Ritzel in Richtung des Zahnkranzes zu bewegen, oder das Ritzel vom Zahnkranz weg zu ziehen, um den Eingriff oder das Lösen des Ritzels mit bzw. von dem Zahnkranz zu schaffen. Die Bewegung des Ritzels erfordert daher das erste Solenoid, um eine größere magnetische Anziehungskraft zu erzeugen, als die, die durch das zweite Solenoid erzeugt wird. Das erste Solenoid benötigt daher eine größere Induktivität, solange eine gemeinsame Leistungszufuhr für das erste und das zweite Solenoid verwendet wird. Daher muss die elektromotorische Kraft, die in dem ersten Solenoid zu induzieren ist, wenn es vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wird, um den Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz zu lösen, größer als die sein, die in dem zweiten Solenoid induziert wird, wenn dieses vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wird, um den Motor zu stoppen, wodurch eine Verzögerung beim Anziehen des Ritzels zum Lösen des Ritzels vom Zahnkranz erhöht wird. Die Zeit, die bis zum Abschluss des Lösens des Eingriffs des Ritzels mit dem Zahnkranz erforderlich ist, ist daher länger als die, die erforderlich ist, bis der Motor gestoppt ist. Diesbezüglich stoppt die Startersteuervorrichtung den Motor basierend auf der Verzögerung beim Abschluss des Lösens des Ritzels vom Zahnkranz.
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Falls die Maschine aufgrund einer Fehlzündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches nach dem Lösen des Ritzels vom Zahnkranz nicht mehr selbständig weiterläuft, aber bevor die Maschine neu in Gang gebracht wird und beginnt, durch Zündung des Gemisches selbständig zu laufen, kann die Startersteuervorrichtung betrieben werden, um das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff zu bringen, um die Maschine wieder anzukurbeln. Hinsichtlich dieser Tatsache kann die Startersteuervorrichtung ausgestaltet sein, um eine Maschine-In-Gang-Gebracht-Bestimmungseinrichtung bzw. eine Maschine-Angelassen-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen enthalten, ob die Maschine derart in Gang gebracht bzw. angelassen und gestartet worden ist, dass sie selbständig läuft, nachdem die Maschine angekurbelt wird, und eine Ritzelstopp-Verbietungseinrichtung, die verbietet, dass die Rotation des Ritzels gestoppt wird, bis die Maschine-Angelassen-Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Maschine angelassen und gestartet ist um selbständig zu laufen. Dies hält das Ritzel für eine Zeitdauer am laufen, und zwar von einem Zeitpunkt, zu dem das Ritzel vom Zahnkranz gelöst wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Maschine angelassen wird, wodurch ein schneller Neustart der Maschine ermöglicht wird.
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In der Beschreibung der gesamten Anmeldung bedeutet die Tatsache, dass die Maschine in Gang gebracht ist, dass die Maschine in einen Zustand versetzt ist, in dem sie selbständig weiterläuft.
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Die Startersteuervorrichtung kann ferner eine Ritzelstoppzeitpunkt-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Ritzelstoppzeitpunkts aufweisen, der der Zeitpunkt ist, zu dem der Motor auszuschalten ist, um die Rotation des Ritzels zu stoppen. Die Eingrifflöseeinrichtung kann den Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz lösen, bevor der Ritzelstoppzeitpunkt erreicht ist. Falls der Stator so ausgestaltet ist, dass das Ritzel vom Zahnkranz gelöst wird, nachdem der Motor ausgeschaltet wird, um die Rotation des Ritzels zu stoppen, bleibt das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff, nachdem die Rotation des Ritzels gestoppt wird, was zu einer erhöhten Zeitdauer führt, während der das Ritzel mit dem Zahnkranz dreht, was zu einem größeren Problem bezüglich der Abnutzung der Drehteile des Starters, wie z. B. dem Ritzel und einer Welle des Ritzels, führt. Die Startersteuervorrichtung arbeitet wie vorstehend beschrieben derart, dass sie das Lösen des Ritzels vom Zahnkranz abschließt, bevor der Motor gestoppt wird, wodurch die Zeitdauer minimiert wird, in der das Ritzel der Rotation des Zahnkranzes unterliegt, d. h., auch die Abnutzung der Drehteile des Starters minimiert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Figuren der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung deutlicher ersichtlich, wobei diese nicht als die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkend, sondern lediglich zu Erläuterungszwecken zu verstehen sind.
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In den Figuren zeigt:
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1 ein Blockdiagramm, welches ein automatisches Maschinenstopp/-neustartsystem darstellt, das mit einer Startersteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;
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2 ein Flussdiagramm eines Starterstoppsteuerprogramms, das durch das Maschinenstopp/-neustartsystem von 1 auszuführen ist;
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3(a) die Rotationsgeschwindigkeit einer Maschine, die durch das Maschinenstopp/-neustartsystem von 1 zu steuern ist;
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3(b) einen EIN-/AUS-Zustand eines ersten Solenoids, der im Maschinenstopp/-neustartsystem von 1 installiert ist;
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3(c) einen EIN-/AUS-Zustand eines zweiten Solenoids, der im Maschinenstopp/-neustartsystem von 1 installiert ist;
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4(a) die Rotationsgeschwindigkeit einer Maschine, die durch eine Modifikation des Maschinenstopp/-neustartsystems von 1 zu steuern ist;
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4(b) einen EIN-/AUS-Zustand eines ersten Solenoids, der in einer Modifikation des Maschinenstopp/-neustartsystems von 1 installiert ist und
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4(c) einen EIN-/AUS-Zustand eines zweiten Solenoids, der in einer Modifikation des Maschinenstopp/-neustartsystems von 1 installiert ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezüglich der Figuren, in welchen gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile in verschiedenen Ansichten stehen, ist insbesondere in 1 eine Maschinenstartersteuerung dargestellt, welche beschrieben wird, als automatisches Maschinenstopp/-neustartsystem ausgeführt zu sein, das ausgestaltet ist, den Stopp und den Neustart einer Verbrennungsmaschine 20, die in einem Kraftfahrzeug montiert ist, automatisch zu steuern. Das Maschinenstopp/-neustartsystem ist mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 30 ausgestattet, und steuert die Kraftstoffmenge, die in die Maschine 20 zu injizieren ist, den Zündzeitpunkt des Kraftstoffs in der Maschine 20, und einen Stopp-/Neustartbetrieb der Maschine 20.
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Wenn das Starten, Stoppen oder Neustarten der Maschine erforderlich ist, steuert das Maschinenstopp/-Neustartsystem einen Betrieb eines Starters 10. Der Starter 10 ist mit einem Elektromotor 11 ausgestattet, welcher durch Zuführen elektrischer Leistung von einer Speicherbatterie 12, die im Fahrzeug installiert ist, zu drehen ist. Der Elektromotor 11 weist eine Abtriebswelle (nicht dargestellt) auf, auf welcher ein Ritzelschalt 13 sitzt. Der Ritzelschaft 13 hält an dessen Ende ein Ritzel 14 und eine Einwegkupplung 14, welche eine Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Ritzelschaft 13 und dem Ritzel 14 ermöglicht oder blockiert.
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Der Ritzelschaft 13 wird am Ende eines Hebels 17 gehalten, welcher um eine Welle 16 zu drehen ist. Am anderen Ende des Hebels 17 ist ein erstes Solenoid SL1 verbunden, welches eine Spule 18 und einen Kolben 19 enthält. Der Kolben 19 ist durch den Hebel 17 mit der Spule 18 gehalten. Wenn die Spule 18 sich in einem abgeschalteten Zustand befindet, ist das Ritzel 14 von einem Zahnkranz 22, welcher mit einer Abtriebswelle 21 (d. h. einer Kurbelwelle) der Maschine 20 mechanisch gekoppelt ist, beabstandet. Wenn die Spule 18 durch die elektrische Leistung von der Batterie 12 erregt wird, erzeugt dies eine magnetische Anziehungskraft, um den Kolben 19 in dessen Axialrichtung zu bewegen, um den Hebel 17 um die Welle 16 zu drehen. Dadurch wird das Ritzel 14 zum Zahnkranz 22 gedrückt, und steht anschließend damit in Eingriff.
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Wenn die Spule 18 in dem Zustand abgeschaltet wird, in dem das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 kämmt, verursacht dies, dass der Ritzelschaft 13 durch einen Druck bzw. eine Spannung, wie z. B. durch eine Feder (nicht dargestellt) erzeugt, vom Zahnkranz 22 entfernt wird, so dass das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gelöst wird.
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Ein Zündschalter 23 (Zündung = IG) ist zwischen der Batterie 12 und dem Starter 10 angeordnet. Wenn der Zündschalter 23 durch einen Fahrzeugbediener manuell eingeschaltet wird, erlaubt er, dass elektrische Leistung von der Batterie 12 zum Starter 10 gelangt. Ein SL1-Steuerrelais 21 ist zwischen der Spule 18 und der Batterie 12 angeordnet. Das SL1-Steuerrelais 21 reagiert auf ein Steuersignal von der ECU 30, um das erste Solenoid SL1 zu erregen oder abzuschalten. Ein zweites Solenoid SL2 ist zwischen dem Motor 11 und der Batterie 12 angeordnet. Das zweite Solenoid SL2 weist Kontakte auf, welche mit einem Anker des Motors 11 elektrisch verbunden sind. Ein SL2-Steuerrelais 22 ist zudem zwischen der Batterie 12 und dem Motor 11 angeordnet. Das SL2-Steuerrelais 25 reagiert auf ein Steuersignal von der ECU 30, um das zweite Solenoid SL2 zu erregen oder abzuschalten.
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Genauer gesagt arbeitet das zweite Solenoid SL2 als EIN/AUS-Schalter für den Motor, um den Motor 11 zu erregen oder abzuschalten, während das erste Solenoid SL1 als Ritzel-Drücken-Aktar arbeitet, um das Ritzel 14 durch Bewegung des Kolbens 19 zu drücken oder zu ziehen. Die Betätigung des Motors 11 oder des Ritzels 14 erfordert somit, dass das erste Solenoid SL1 eine größere magnetische Kraft als das zweite Solenoid SL2 erzeugt. Das erste Solenoid SL1 ist daher so ausgestaltet, dass es eine größere Induktivität als das zweite Solenoid SL2 aufweist.
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Das Maschinenstopp/-neustartsystem enthält außerdem einen Kurbelwinkelsensor 26, einen Kühlmitteltemperatursensor 27, etc. Der Kurbelwinkelsensor 26 gibt der ECU 30 ein Kurbelwinkelsignal in Form eines Impulses eines regelmäßigen Intervalls eines gegebenen Kurbelwinkels (z. B., in Zyklen von 30°KW) aus. Der Kühlmitteltemperatursensor 27 misst die Temperatur des Kühlmittels für die Maschine 20 und gibt ein entsprechendes Signal an die ECU 30 aus.
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Ein Leerlaufstoppbetrieb (auch als Maschinenstopp/-neustartbetrieb bezeichnet), der durch das Maschinenstopp/-neustartsystem ausgeführt wird, wird nachstehend beschrieben.
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Der Leerlaufstoppbetrieb ist dafür vorgesehen, um die Maschine 20 automatisch zu stoppen, wenn eine gegebene Maschinenstoppbedingung erreicht ist, während die Maschine 20 läuft, wobei die Maschine 20 dann automatisch neu gestartet wird, wenn eine gegebene Maschinenneustartbedingung erfüllt ist. Zum Beispiel gilt die Maschinenstoppbedingung als erfüllt, wenn die Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer bzw. deren Wert Null (0) wird, um die Maschine 20 in den Leerlaufmodus zu versetzen, das Bremspedal betätigt worden ist, und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen gegebenen Wert gefallen ist. Die Maschinenneustartbedingung wird als erfüllt angesehen bzw. bestimmt, wenn das Gaspedal niedergedrückt worden ist, das Bremspedal gelöst worden ist und/oder der Ladezustand der Batterie 12 unter einen gegebenen unteren Grenzwert gefallen ist.
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Die ECU 30 ist mit einem Ausgangsanschluss P1 ausgestattet, von welchem ein EIN/AUS-Signal zum SL1-Steuerrelais 24 ausgegeben wird und einen Ausgangsanschluss P2, von welchem ein EIN/AUS-Signal zum SL2-Steuerrelais 25 ausgegeben wird, um das Ansteuern bzw. Antreiben des Starters 10 zu steuern. Die ECU 30 gibt die EIN/AUS-Signale der SL1- und SL2-Steuerrelais 24 und 25 aus, um den Starter 10 automatisch ein- oder auszuschalten, unabhängig von einem Betriebszustand eines Starterschalters (nicht dargestellt), anders ausgedrückt, den Motor 11 und die Spule 18 unabhängig voneinander zu erregen und abzuschalten.
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Nachstehend wird der Betrieb des Starters 10 zum Ankurbeln der Maschine 20 beschrieben.
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Zuerst wird der Betrieb der Maschine 20 beim Starten des Ankurbelns erläutert. Dabei wird auf ein Beispiel Bezug genommen, bei dem der Zündschalter 23 eingeschaltet wird, um die Maschine 10 zu starten.
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Wenn der Zündschalter 23 eingeschaltet wird, um durch den Starter 10 die Maschine 20 zu starten, gibt die ECU 30 zuerst das EIN-Signal an das SL1-Steuerrelais 24 aus. Die Spule 18 wird erregt, um das Ritzel 14 zum Zahnkranz 22 zu drücken, bis das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 kämmt. Anschließend gibt die ECU 30 das EIN-Signal an das SL2-Steuerrelais 25 aus, um den Motor 11 zu erregen. Der Motor 11 erzeugt ein Drehmoment, um das Ritzel 14 zu drehen. Die Rotation des Ritzels 14 verursacht, dass der Zahnkranz 22 gedreht wird, um die Maschine 20 anzukurbeln.
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Der Betrieb des Starters 10 nach Abschluss des Ankurbelns der Maschine 20 unter Verwendung des Starters 10 wird nachstehend im Detail beschrieben.
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Wenn in der ECU 30 bestimmt wird, dass eine Selbstlaufbedingung bzw. ein Selbstlaufzustand, bei welchem die Maschine 20 in einen Zustand versetzt ist, in dem sie selbständig läuft, geschaffen worden ist, nachdem die Maschine 20 durch den Starter 20 angekurbelt worden ist, und wenn die Rotationsgeschwindigkeit NE1 der Maschine 20 z. B. auf 400 U/min bis 500 U/min bestimmt ist, nachdem die Maschine 20 angekurbelt ist, stoppt die ECU 20 den Starter 10, um das Initialmoment an der Maschine 20 anzulegen.
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Wenn das Ankurbeln der Maschine 20 abgeschlossen ist, löst die ECU 30 den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22, während das Ritzel 14 durch den Motor 11 gedreht wird. Genauer gesagt hält die ECU 30 das Ritzel 14 durch den Motor 11 am Drehen, löst das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22, und schaltet den Motor 11 anschließend aus, um die Rotation des Ritzels 14 nach Abschluss des Lösens des Ritzels 14 vom Zahnkranz 22 zu stoppen. Diese Steuerung lässt das Ritzel 14 durch den Motor 11 solange wie möglich weiterdrehen, wenn das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 gekämmt wird.
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Genauer gesagt, wenn die Maschine 20 in den Selbstlaufzustand versetzt worden ist, so dass sie begonnen hat selbständig zu laufen, und es erforderlich ist, das Ankurbeln der Maschine 20 zu stoppen, ist das Ritzel 14 dafür vorgesehen, die Rotation des Zahnkranzes 22 bei einer Rotationsgeschwindigkeit höher als die des Motors 11 aufzunehmen, um die Maschine 20 anzukurbeln. Unter solch einer Bedingung bzw. in solch einem Zustand ist der Wert bzw. die Höhe des Drehmoments, das durch den Zahnkranz 22 auf das Ritzel 14 ausgeübt wird, wenn sich der Motor 11 im erregten Zustand befindet, um ein Drehmoment zu erzeugen, so ausgelegt, dass er kleiner als der ist, wenn der Motor 11 sich im abgeschalteten Zustand befindet. Dies bedeutet, dass die mechanische Abnutzung des Ritzels 14, die durch die Drehung durch den Zahnkranz 22 auftritt, kleiner in dem Fall wird, in dem der Motor 11 am Laufen gehalten wird, um das Drehmoment zu erzeugen, bis das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gelöst wird. Die ECU 30 ist daher so ausgestaltet, um den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 zu lösen, während das Ritzel 14 durch den Motor 11 weiter gedreht wird, in anderen Worten, um das Ritzel 14 durch den Motor 11 solange wie möglich zu drehen, wenn das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 gekämmt ist, wodurch die Abnutzung des Ritzels 14 minimiert wird.
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Der Starter 10 dieser Ausführungsform ist so ausgestaltet, dass er die Zeit benötigt, von da an, wenn angewiesen wird, den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 zu lösen, bis dahin, wenn das Lösen abgeschlossen worden ist. Das Lösen des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 wird daher nach einer gewissen Zeitdauer abgeschlossen, nachdem die ECU 30 dem Starter 10 entsprechend Anweisungen gibt. Solch eine erforderliche Zeit zum Lösen ist länger als die Zeit, die dazwischen benötigt wird, wenn die ECU 20 den Motor 11 anweist zu stoppen, und wenn der Motor 11 tatsächlich stoppt.
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Die Bewegung des Ritzels 14 erfordert, dass das erste Solenoid SL1 eine höhere magnetische Anziehungskraft als das zweite Solenoid SL2 erzeugt. Das erste Solenoid SL1 ist daher mit einer größeren Induktivität vorgesehen. Dadurch ist die elektromotorische Kraft, die im ersten Solenoid SL1 zu induzieren ist, wenn vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wird, größer als die, die im zweiten Solenoid SL2 zu induzieren ist, wenn vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wird, wodurch eine Verzögerung beim Abziehen des Ritzels 14 vom Zahnkranz 22 erhöht wird. Demhingegen ist das zweite Solenoid SL2, wie vorstehend beschrieben, so ausgestaltet, dass er die Kontakte öffnet oder schließt, ohne den Motor 11 abzuschalten oder zu erregen, wodurch es nicht erforderlich ist, dass er eine so große magnetische Anziehungskraft wie das erste Solenoid SL1 zum Betätigen des Motors 11 erzeugen muss. Das zweite Solenoid SL2 ist daher bezüglich der elektromotorischen Kraft, die induziert wird, wenn vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wird, kleiner als das erste Solenoid SL1. Die Zeitverzögerung beim Betätigen des zweiten Solenoids SL2 beim Schalten von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand zum Stoppen des Motors 11 ist nicht so groß. Demnach ist die erforderliche Zeit zum Lösen TP, welche ein Zeitintervall ist, von da an, wenn der Starter 10 angewiesen wird, den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 zu lösen, d. h., die ECU 30 das AUS-Signal zum SL1-Steuerrelais 24 ausgibt, bis der Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 tatsächlich gelöst ist, nicht länger als eine erforderliche Zeit zum Stoppen des Motors, die ein Zeitintervall von da an ist, wenn der Starter 10 angewiesen wird, den Motor 11 zu stoppen, d. h., die ECU 30 das AUS-Signal zum SL2-Steuerrelais 25 ausgibt, bis der Motor 11 tatsächlich gestoppt ist.
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Um das Ritzel 14 durch den Motor 11 solange wie möglich zu drehen, wenn das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff steht, ist es bevorzugt, den Motor 11 auszuschalten, um das Drehen des Ritzels 14 zu stoppen, nachdem die ECU 30 den Starter 10 anweist, den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 zu lösen, und das Lösen tatsächlich abgeschlossen ist.
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Das Maschinenstopp/-neustartsystem dieser Ausführungsform ist daher ausgebildet, die Zeit zu bestimmen, wenn das zweite Solenoid SL2 auszuschalten ist, basierend auf der erforderlichen Zeit zum Lösen TP, Genauer gesagt nimmt die ECU 30 an, dass die erforderliche Zeit zum Stoppen des Motors sehr klein ist, und bestimmt die Zeit, wenn die erforderliche Zeit zum Lösen TP nach dem Ausschalten des ersten Solenoids SL1 abläuft, als eine AUS-Zeit, wenn das zweite Solenoid SL2 auszuschalten ist. Dadurch wird der Motor 11 ausgeschaltet, um das Drehen des Ritzels 14 nach Abschluss des Lösens des Ritzels 14 vom Zahnkranz 22 zu stoppen.
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2 zeigt ein Flussdiagramm einer Schrittabfolge oder eines Stoppsteuerprogramms eines Starters, das durch die ECU 30 bei einem gegebenen Zeitintervall auszuführen ist, um den Starter 10 nach Abschluss des Ankurbelns der Maschine 20 auszuschalten.
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Nach Beginn des Programms schreitet die Routine zu Schritt 11 voran, wobei bestimmt wird, ob sich die Maschine 20 jetzt in einem Startmodus befindet oder nicht, d. h., ob die Maschine 20 angekurbelt wird oder sie noch nicht angelassen worden ist oder nicht. Falls die Antwort NEIN ist, was bedeutet, dass sich die Maschine 10 noch nicht im Startmodus befindet, wird die Routine beendet. Falls die Antwort JA ist, bedeutet dies, dass sich die Maschine 10 im Startmodus befindet, und die Routine schreitet zu Schritt 12 voran, wobei bestimmt wird, ob das erste Solenoid SL1 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand im Startmodus geschaltet worden ist oder nicht, d. h., ob der Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 nun gelöst worden ist oder nicht. Falls sich die Maschine 20 in einem frühen Stadium des Startmodus befindet, wird eine NEIN-Antwort in Schritt 12 erhalten. Die Routine schreitet dann zu Schritt 13 voran.
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In Schritt 13 wird bestimmt, ob die Maschine 20 noch durch den Starter 10 angekurbelt wird oder nicht, d. h., ob sich das erste Solenoid SL1 und das zweite Solenoid SL2 beide im EIN-Zustand befinden oder nicht. Falls die Antwort JA ist, was bedeutet, dass sich sowohl das erste Solenoid SL1 als auch das zweite Solenoid SL2 im EIN-Zustand befinden, schreitet die Routine zu Schritt 14 voran, wobei bestimmt wird, ob die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20, wie durch den Kurbelwinkelsensor 26 gemessen, größer oder gleich einer Startrotationsgeschwindigkeit NE1 (z. B. 400 U/min bis 500 U/min) ist oder nicht. Die Startrotationsgeschwindigkeit NE1 wird ausgewählt, höher als die Rotationsgeschwindigkeit zu sein, bei welcher sich der Motor 11 befindet, um die Maschine 20 mit einem gegebenen Wert anzukurbeln. Falls die Antwort NEIN ist, was bedeutet, dass die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 niedriger als die Startrotationsgeschwindigkeit NE1 ist, wird die Routine beendet. Falls die Antwort JA ist, schreitet die Routine zu Schritt 15 voran.
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In Schritt 15 wird das SL1-Steuerrelais 24 ausgeschaltet. Genauer gesagt gibt die ECU 30 das AUS-Signal an das SL1-Steuerrelais 24 aus, um das erste Solenoid SL1 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand zu schalten. Dadurch wird der Kolben 19 bewegt, um den Ritzelschaft 13 vom Zahnkranz 22 zu ziehen. Das heißt, der Ritzelschaft 13 wird in eine Richtung bewegt, in welche das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen ist.
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Die Routine schreitet anschließend zu Schritt 16 voran, wobei bestimmt wird, ob eine gegebene Zeitdauer TA (z. B. die erforderliche Zeit zum Lösen TP oder TP + α) vergangen ist, seitdem das erste Solenoid SL1 eingeschaltet war oder nicht. Falls die Antwort NEIN ist, was bedeutet, dass die Zeitdauer TA noch nicht vergangen ist, wird die Routine beendet. Falls die Antwort JA ist, ist das Ritzel 14 vom Zahnkranz 24 gelöst worden, und die Routine schreitet zu Schritt 17 voran, wobei die ECU 30 das AUS-Signal an das SL2-Steuerrelais 25 ausgibt, um das zweite Solenoid SL2 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand zu schalten, so dass der Motor 11 ausgeschaltet wird, um das Drehen des Ritzels 14 zu stoppen.
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3(a), 3(b) und 3(c) zeigen eine Beziehung zwischen der Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 und der gesteuerten Betätigungen. bzw. Betriebe des ersten und zweiten Solenoids SL1 und SL2, wenn es erforderlich ist, die Maschine 20 zu starten und den Starter 10 anschließend zu stoppen. Genauer gesagt zeigt 3(a) die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20. 3(b) zeigt den EIN/AUS-Zustand des ersten Solenoids SL1. 3(c) zeigt den EIN/AUS-Zustand des zweiten Solenoids SL2. Eine gestrichelte Linie in jeder der 3(b) und 3(c) zeigt die Situationen, in welchen das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gelöst wird, nachdem der Motor 11 ausgeschaltet ist.
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Wenn der Zündschalter 23 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet, und die Maschinenneustartbedingung erfüllt worden ist, nachdem die Maschine 20 im Zeitpunkt t10 automatisch gestoppt wird, gibt die ECU 30 das EIN-Signal an das SL1-Steuerrelais 24 aus, um das erste Solenoid SL1 zu erregen. Das Ritzel 14 wird anschließend zum Zahnkranz 22 gedrückt. Danach gibt die ECU 30 das EIN-Signal an das SL2-Steuerrelais 25 im Zeitpunkt t11 aus, um das zweite Solenoid SL2 zu erregen. Der Motor 11 wird anschließend eingeschaltet, um das Ritzel 14 zu drehen, wodurch das Initialmoment an der Maschine 20 angelegt wird.
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Der Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 20 wird für gewöhnlich in dem Moment erreicht, wenn das Ritzel 14 zum Zahnkranz 22 gedrückt wird und diesen erreicht, oder wenn das Ritzel 14 die Seitenfläche des Zahnkranzes 22 erreicht und berührt, und anschließend durch den Motor 11 gedreht wird.
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Wenn die erste Zündung des Kraftstoffs in der Maschine 20 aufgetreten ist, und die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 über die Startrotationsgeschwindigkeit NE1 zum Zeitpunkt t12 erhöht ist, bestimmt die ECU 30, dass sich die Maschine 20 in einem Zustand befindet, um selbständig weiter zu laufen, und gibt das AUS-Signal an das SL1-Steuerrelais 24 aus, um das erste Solenoid SL1 abzuschalten. Dadurch wird das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gezogen, so dass das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gelöst wird. Im Zeitpunkt t13, wenn die Zeitdauer TA seit dem Zeitpunkt t12 vergangen ist, gibt die ECU 30 das AUS-Signal an das SL2-Steuerrelais 25 aus, um das zweite Solenoid SL2 abzuschalten, so dass der Motor 11 gestoppt wird.
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Maschinenstarter sind typischerweise so ausgebildet, dass das Drücken und das Drehen des Ritzels in Verbindung miteinander elektrisch gesteuert werden. Genauer gesagt, wenn der Starter erregt wird, wird das Ritzel zuerst zum Zahnkranz gedrückt. Gleichzeitig werden Motorerregungskontakte durch das Drücken des Ritzels geschlossen, um den Motor zu betätigen. Wenn der Starter nicht mehr erregt bzw. abgeschaltet wird, werden die Motorerregungskontakte zuerst geöffnet, um den Motor zu stoppen. Danach wird das Ritzel vom Zahnkranz entfernt. Der Eingriff des Ritzels mit dem Zahnkranz wird daher nach dem Stopp des Motors gelöst.
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Nachstehend wird der Fall beschrieben, in welchem das erste Solenoid SL1 ausgeschaltet wird, und zwar nicht wie bei dieser Ausführungsform, nachdem das zweite Solenoid SL2 ausgeschaltet wird. Zum Beispiel wird das zweite Solenoid SL2 in einem Zeitpunkt 412 ausgeschaltet, um den Motor 11 zu stoppen. Anschließend wird das erste Solenoid SL1 ausgeschaltet, so dass sich das Ritzel 14 aus dem Eingriff mit dem Zahnkranz 22 löst, nachdem die Zeitdauer TA vergangen ist. Danach wird das Ritzel 14, wie bei den herkömmlichen Startern, durch die Rotation des Zahnkranzes 22 für eine Zeitdauer TN nach dem Zeitpunkt t12 gedreht, wenn der Motor 11 sich im AUS-Zustand befindet. Dies verursacht für die Zeitdauer TN ein größeres Drehmoment, das durch den Zahnkranz 22 auf das Ritzel 14 zu übertragen ist. Demhingegen ist das Maschinenstopp/-neustartsystem dieser Ausführungsform ausgebildet, um das Ritzel 14 durch den Motor 11 für die Zeitdauer TN zu drehen, während welcher das Drehmoment des Zahnkranzes 22 am Ritzel 14 anliegt, wodurch die Abnutzung des Ritzels 14 minimiert wird.
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Die Vorteile dieser Ausführungsform werden nachstehend beschrieben.
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Wenn es erforderlich ist, den Starter 10 von der Maschine 20 zu lösen, um das Ankurbeln der Maschine 20 durch den Starter 10 abzuschließen, löst das Maschinenstopp/-neustartsystem den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22, während das Ritzel 14 durch den Motor 11 gedreht wird. Dies hält das Ritzel 14 durch den Motor 11 für eine lange Zeitdauer am Laufen, wenn das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff steht. Daher, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Zahnkranzes 22 höher als die des Ritzels 14 nach Abschluss des Ankurbelns der Maschine 20 wird, und das Ritzel 14 durch den Zahnkranz 22 gedreht wird, wird das Drehmoment, das durch den Zahnkranz 22 auf das Ritzel 14 aufgebracht wird, kleiner als bei den herkömmlichen Startern, wodurch eine Abnutzung des Ritzels 14 vermindert werden kann. Die ECU 30 ist so ausgestaltet, dass sie den Zeitpunkt bestimmen kann, wenn der Motor 11 zu stoppen ist, als eine Funktion einer Zeitverzögerung dazwischen, wenn die ECU 30 den Starter 10 anweist, das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen, und wenn dieses Lösen tatsächlich abgeschlossen ist, d. h., den Starter 10 anweist, das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen, und anschließend den Motor 11 nach der erwünschten Zeit auszuschalten, für welche das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff zu stehen hat. Dies lässt das Ritzel 14 durch den Motor 11 weiterdrehen, wenn das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff steht, wodurch die Abnutzung des Ritzels 14 minimiert wird. Der Motor 11 ist wie vorstehend beschrieben basierend auf der vorstehenden Zeitverzögerung ausgeschaltet, wodurch es möglich ist, dass die Zeitdauer, für die der Motor 11 zu drehen ist, minimiert werden kann.
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Genauer gesagt gibt die ECU 30 das AUS-Signal an das SL2-Steuerrelais 25 aus, um den Motor 11 nach der erforderlichen Zeit zum Lösen TP von der Zeit bzw. dem Zeitpunkt, wenn die ECU 30 den Starter 10 anweist, das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen, zu stoppen, d. h., das AUS-Signal zum SL1-Steuerrelais 24 ausgibt, wodurch das Ritzel 14 durch den Motor 11 für eine Zeitdauer weiter gedreht werden kann, und zwar dazwischen, wenn die ECU 30 den Starter 10 anweist, das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen, und wenn dieses Lösen tatsächlich abgeschlossen ist. Dies minimiert die Abnutzung des Ritzels 14 weiter.
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Beim Maschinenstopp/-neustartsystem, das ausgestaltet ist, den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 durch das erste Solenoid SL1 und das SL1-Steuerrelais 24 zu schaffen, und das Stoppen oder Starten des Motors 11 durch das zweite Solenoid SL2 und das SL2-Steuerrelais 25 zu steuern, oder zu lösen, ist die Zeit, die dazwischen erforderlich ist, wenn die ECU 30 den Starter 10 anweist, das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen, und wenn dieses Lösen tatsächlich abgeschlossen ist, länger als die Zeit, die dazwischen erforderlich ist, wenn die ECU 30 den Starter 10 anweist, den Motor 11 zu stoppen, und wenn der Motor 11 tatsächlich gestoppt wird, aufgrund einer Induktivitätsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Solenoid SL1 und SL2. Das Maschinenstopp/-neustartsystem dieser Ausführungsform kann so betrieben werden, dass es das Ritzel 14 durch den Motor 11 für eine Zeitdauer dazwischen weiterdreht, wenn die ECU 30 den Starter 10 anweist, den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 zu lösen, und wenn dieses Lösen tatsächlich abgeschlossen ist, wodurch das Moment minimiert wird, welches auf das Ritzel 14 wirkt, bis das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gelöst wird, und die Abnutzung des Ritzels 14 weiter vermindert werden kann.
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Das Maschinenstopp/-neustartsystem der vorstehenden Ausführungsform kann wie nachstehend diskutiert modifiziert sein.
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Die ECU 30 bestimmt die Zeit, wenn die Rotation des Ritzels 14 zu stoppen ist, basierend auf der erforderlichen Zeit zum Lösen TP, welche die Zeit ist, die dazwischen erforderlich ist, wenn die ECU 30 den Starter 10 anweist, das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen, und wenn dieses Lösen tatsächlich abgeschlossen ist. Genauer gesagt schaltet die ECU 30 das zweite Solenoid SL2 nach Ablauf der Zeitdauer TA aus, seit das erste Solenoid SL1 ausgeschaltet war, und verändert die Zeitdauer TA hinsichtlich der nachstehend diskutierten Punkte.
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Für gewöhnlich ist die Viskosität des Fettes bzw. des Schmierstoffs, das bei Gleitteilen des Starters 10 verwendet wird, umso höher, desto niedriger die Temperatur des Starters 10 ist. Der Schmierstoff entfernt sich auch von den Gleitteilen des Starters 10, oder Teile des Starters 10 werden mit dem Alter des Starters 10 abgenutzt. Dies resultiert in einer Erhöhung der erforderlichen Zeit zum Lösen TP, welche die Zeit ist, die dazwischen erforderlich ist, wenn die ECU 30 den Starter 10 anweist das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen, und wenn dieses Lösen tatsächlich abgeschlossen ist. Die ECU 33 verändert daher die Zeitdauer TA oder bestimmt den Zeitpunkt, wenn der Motor 11 auszuschalten ist, um das Ritzel 14 zu stoppen, basierend auf der Temperatur oder dem Alterungsgrad des Starters 10. Dies gewährleistet eine Rotationsstabilität des Ritzels 14 durch den Motor 11 solange wie möglich, wenn das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff steht, wodurch die Abnutzung des Ritzels 14 minimiert wird.
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Die Temperatur des Starters 10 kann als Funktion der Kühlmitteltemperatur, wie durch den Kühlmitteltemperatursensor 27 gemessen, berechnet werden, oder durch einen auf dem Starter 10 installierten Temperatursensor direkt bestimmt werden, und davon einen Wert ausgeben. Das Alter des Starters 10 kann durch Zählen bestimmt werden, wie oft die Maschine 20 durch den Starter 10 gestartet worden ist, oder basierend auf der vergangenen Zeit, seit dem der Starter 10 aus der Fabrik versandt worden ist.
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Das Maschinenstopp/-neustartsystem kann so ausgestaltet sein, dass es eine Einrichtung zum Überwachen aufweist, ob das Lösen des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 abgeschlossen worden ist oder nicht, und durch welche die Zeit bestimmt werden kann, wenn die Rotation des Ritzels 14 zu stoppen ist, basierend auf dem Überwachungsergebnis. Diese Struktur bzw. diese Anordnung verbessert die Genauigkeit beim Bestimmen, ob das Lösen des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 abgeschlossen worden ist oder nicht, und es ist effektiv beim Minimieren der Abnutzung des Ritzels 14. Diese Struktur ermöglicht zudem, dass der Motor 11 sofort nachdem das Überwachungsergebnis erhalten wird, gestoppt wird, wodurch die erforderliche Zeit, für welche der Motor 11 zu laufen hat, minimiert wird.
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Die Bestimmung, ob das Lösen des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 abgeschlossen ist oder nicht, kann durch einen nahe dem Ritzel 14 oder dem Zahnkranz 22 installierten optischen oder magnetischen Sensor zum Überwachen einer Ausgabe von diesem Sensor durchgeführt werden. Alternativ kann eine Kombination aus dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 22 so ausgestaltet sein, dass nach Eingriff dieser elektrischer Strom durch das Ritzel 14 und den Zahnkranz 22 passiert. Wenn durch das bzw. im Ritzel 14 und dem Zahnkranz 22 keine Elektrizität bzw. kein elektrischer Strom wahrgenommen werden kann, bestimmt die ECU 30, dass das Lösen des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 abgeschlossen worden ist. Alternativ kann auch das erste Solenoid SL1 so ausgeschaltet sein, dass die Induktivität der Spule 18 sich mit einem Wert verändert, durch welchen der Kolben 19 in die Spule 18 eingebracht wird (d. h. in die Position des Ritzels 14 in dessen Axialrichtung). Die ECU 30 berechnet einen Hub des Kolbens 19 als Funktion einer Induktivitätsveränderung der Spule 18 und bestimmt, ob das Lösen des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 abgeschlossen worden ist oder nicht, basierend auf dem Hub des Kolbens 19.
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Eine der Eigenschaften des Motors 11 ist, dass das Ausgangsdrehmoment proportional zum daran angelegten Strom ist. Der Wert des Stroms, der durch den Motor 11 fließt, unterscheidet sich daher dazwischen, wenn sich das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 gekämmt dreht, und wenn sich das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gelöst dreht. Für gewöhnlich ist der Stromwert im ersteren Fall größer als der im letzteren Fall. Demnach, wenn der Stromwert klein wird, kann die ECU 30 bestimmen, dass das Lösen des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 abgeschlossen worden ist.
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Die ECU 30 kann so ausgestattet sein, dass sie verhindert, dass die Rotation des Ritzels 14 für eine Zeitdauer dazwischen gestoppt wird, wenn das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gelöst wird, und wenn die Maschine 20 angelassen wird und beginnt sich selbständig zu drehen. Diese Struktur kann das Ritzel 14 in Eingriff mit dem Zahnkranz 22 bringen, während das Ritzel 14 gedreht wird, um die Maschine 20 erneut anzukurbeln, wenn die Maschine 20 nicht mehr weiterlaufen kann, aufgrund von z. B. einer Fehlzündung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in der vorstehenden Zeitdauer, wodurch die Maschine 20 schnell neu gestartet wird. Bei dem Fahrzeug, das mit dem automatischen Maschinenstopp/-neustartsystem ausgestattet ist, ist die Möglichkeit einer Fehlzündung nach dem Neustart der Maschine 20, nachdem diese automatisch gestoppt wird, für gewöhnlich höher als nach einem Start der Maschine 20 in Erwiderung auf das Einschalten des Zündschalters 23. Anders gesagt, ist die Möglichkeit, dass die Maschine 20 nach Abschluss des Ankurbelns der Maschine 20 nicht in der Lage wäre selbständig weiterzulaufen, hoch. Die vorstehende Struktur ist in dem Fahrzeug, das mit dem automatischen Maschinenstart/-neustartsystem ausgestattet ist, brauchbar bzw. sinnvoll.
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4(a) bis 4(c) zeigen Betriebe der vorstehend beschriebenen modifizierten Struktur des Maschinenstopp/-neustartsystems, wenn es erforderlich ist, die Maschine 20 neu zu starten. 4(a) stellt die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 dar. 4(b) stellt den EIN/AUS-Zustand des ersten Solenoids SL1 dar. 4(c) stellt den EIN/AUS-Zustand des zweiten Solenoids SL2 dar.
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Wenn die Maschinenneustartbedingung erfüllt worden ist, nachdem die Maschine 20 zum Zeitpunkt t20 automatisch gestoppt wird, gibt die ECU 30 das EIN-Signal an das SL1-Steuerrelais 24 aus, um das erste Solenoid SL1 zu erregen. Das Ritzel 14 wird anschließend zum Zahnkranz 22 gedrückt. Danach gibt die ECU 30 das EIN-Signal an das SL2-Steuerrelais 25 im Zeitpunkt t21 aus, um das zweite Solenoid SL2 zu erregen. Der Motor 11 wird dann eingeschaltet, um das Ritzel 14 zu drehen, wodurch die Maschine 20 angekurbelt wird.
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Beim ersten Verbrennen des Kraftstoffs in der Maschine 20, und wenn die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 über die Start-Rotationsgeschwindigkeit NE1 im Zeitpunkt t22 erhöht worden ist, gibt die ECU 30 das AUS-Signal an das SL1-Steuerrelais 24 aus, um das erste Solenoid SL1 abzuschalten. Dadurch wird das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 gelöst. Falls die Maschine 20 eine Fehlzündung hat, so dass die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 abfällt, bevor die Maschine 20 angelassen wird und durch die Verbrennung des Kraftstoffs weiterläuft, und nach Abschluss des Lösens des Ritzels 14 vom Zahnkranz 22, lässt die ECU 30 den Motor 11 weiter drehen. Zum Zeitpunkt t20, wenn die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 auf in etwa die Kurbelrotationsgeschwindigkeit abgefallen ist, erregt die ECU 30 das erste Solenoid SL1, um das Ritzel 14 mit dem Zahnkranz 22 in Eingriff zu bringen, unter der Voraussetzung, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Ritzels 14 mit der des Zahnkranzes 22 synchronisiert ist, wodurch die Maschine 20 erneut angekurbelt wird. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 über die Startrotationsgeschwindigkeit NE1 zum Zeitpunkt t24 angehoben ist, schaltet die ECU 30 das erste Solenoid SL1 ab, um das Ritzel 14 vom Zahnkranz 22 zu lösen. Zum Zeitpunkt t25, wenn die Rotationsgeschwindigkeit NE der Maschine 20 die Rotationsgeschwindigkeit NE2 erreicht, welche verwendet wird, um zu bestimmen, dass die Maschine 20 angelassen worden ist, stoppt die ECU 30 das Erregen des zweiten Solenoids SL2, um den Motor 11 auszuschalten.
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Die ECU 30 kann alternativ so ausgestaltet sein, dass sie den Motor 11 stoppt, nachdem sie den Starter 10 angewiesen hat, den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 zu lösen, aber bevor dieses Lösen tatsächlich abgeschlossen ist. Diese Struktur hält zudem das Ritzel 14 durch den Motor 11 für eine verlängerte Zeitdauer weiter am Laufen, wenn das Ritzel 14 der Rotation des Zahnkranzes 22 unterliegt, im Vergleich zu herkömmlichen Startern, wodurch die Abnutzung des Ritzels 14 minimiert wird.
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Das Maschinenstopp/-neustartsystem kann alternativ so ausgestaltet sein, dass es den Betrag der verfügbaren elektrischen Leistung misst, welche in der Batterie 12 verbleibt, und die Reihenfolge des Lösens des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 bestimmt, und den Motor 11 stoppt. Bezüglich der Reduzierung der Abnutzung der Einwegkupplung 15 oder des Ritzels 14 ist es bevorzugt, dass der Motor 11 nach Abschluss des Lösens des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 ausgeschaltet wird. Wenn der Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 zuerst gelöst wird, wird dies in einer Verlängerung der Zeit resultieren, für welche der Motor 11 erregt bleibt, was zu einem erhöhten Verbrauch der elektrischen Leistung der Batterie 12 führt. Die ECU 30 kann daher den Motor 11 ausschalten, und anschließend den Eingriff des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 lösen, oder diese Betätigungen gleichzeitig durchführen, wenn der Betrag an elektrischer Leistung, der in der Batterie 12 verbleibt, unter einen gegebenen Wert abfällt, um die Balance zwischen der Minimierung der Alterung des Starters 10 und dem Gewährleisten des Betrags der verfügbaren elektrischen Leistung in der Batterie 12 zu sichern.
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Das Maschinenstopp/-neustartsystem kann alternativ so ausgestaltet sein, dass es eine Struktur aufweist, welche den Stopp des Motors 11 und das Lösen des Eingriffs des Ritzels 14 mit dem Zahnkranz 22 unabhängig voneinander steuern kann, ohne Verwendung des SL1-Steuerrelais 24, welches die Spule 18 und/oder das SL2-Steuerrelais 25, welches den Motor 11 einschaltet oder ausschaltet, erregt oder abschaltet. Das Maschinenstopp/-neustartsystem kann z. B. Motorerregungskontakte und ein Motorerregungssteuerrelais anstelle des zweiten Solenoids SL2 aufweisen. Die Motorerregungskontakte sind am Ende des Kolbens 19 installiert, welches sich entgegengesetzt dem Ende befindet, das mit dem Hebel 17 verbunden ist. Das Motorerregungssteuerrelais ist zwischen der Batterie 12 und dem Motor 11 angeordnet, und arbeitet, um die Motorerregungskontakte in Erwiderung auf das EIN/AUS-Signal von der ECU 30 zu öffnen oder zu schließen, um den Motor 11 einzuschalten oder auszuschalten. Genauer gesagt schaltet die ECU 30 das SL1-Steuerrelais 24 und das Motorerregungsrelais unabhängig voneinander ein oder aus, um den Eingriff oder das Lösen des Ritzels 14 mit bzw. von dem Zahnkranz 22 zu steuern, und den Motor 11 separat zu stoppen.
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Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, um deren Verständnis zu verbessern, kann die Erfindung auch in verschiedenen anderen Ausführungsformen ausgestaltet sein, ohne dabei von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen der dargestellten Ausführungsformen enthält, welche ausgeführt werden können, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen, wie durch die beigefügten Ansprüche dargestellt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-34313 [0001]
- JP 2002-70699 [0003]
