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Hintergrund der Erfindung
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(Technisches Gebiet)
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenstartvorrichtung, die eine Ausgangsleistungskennlinie eines Anlassers zwischen einer Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit sowie einer Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit umschalten kann.
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(Verwandte Technik)
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Herkömmlicherweise besteht ein Bedarf an einem Leerlauf-Stopp-fähigen Anlasser, um eine Maschinenneustartzeit soweit wie möglich zu verringern, um den Komfort eines Fahrers oder eines anderen Insassen eines Fahrzeugs zu verbessern. Eine Technik zum Verringern der Neustartzeit umfasst ein Erhöhen einer Ankurbelgeschwindigkeit. Allerdings erfordert eine solche Technik in Kombination mit einer guten Anlassleistung bei geringen Temperaturen, bei denen eine Maschinenreibung hoch ist, die Verwendung eines Motors, der groß ist und eine hohe Leistung aufweist.
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Eine bekannte Technik zum Erhöhen der Ankurbelgeschwindigkeit beim Neustarten der Maschine ohne ein Erhöhen der Abmessung des Motors umfasst ein Umschalten zwischen Kennlinien mit hoher Geschwindigkeit und hohem Drehmoment nach Bedarf.
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Beispielsweise offenbart die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung der
JP 2004-197719 die Vorbereitung eines Motors, der eine Reihenflussspule und eine Nebenflussspule als Feldspulen umfasst, und zwischen den Kennlinien mit hoher Geschwindigkeit und hohem Drehmoment durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) umschaltet, die den Feldstrom steuert, der durch die Nebenschlussspule des Motors fließt.
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Die Technik, die in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung
JP 2004-197719 offenbart ist, kann eine Maschinenneustartzeit des Maschinenleerlaufstopps durch Einstellen einer Ausgangsleistungskennlinie des Anlassers beim Starten einer Maschine auf eine Kennlinie mit hoher Geschwindigkeit verringern. Bei der Kennlinie mit hoher Geschwindigkeit des Anlassers kann jedoch eine Drehzahl eines Ritzels zu hoch sein, als dass das Ritzel mit einem Zahnkranz zuverlässig eingreifen könnte, was zu einer Beeinträchtigung einer Eingriffszuverlässigkeit führen kann. Eine Maßnahme, die einen solchen Nachteil überwindet, kann eine Erhöhung einer Last einer Antriebsfeder zum Andrücken des Ritzels gegen den Zahnkranz beim Eingreifen umfassen.
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Ein Erhöhen der Last der Antriebsfeder erfordert jedoch ein Erhöhen einer Anziehungskraft eines Solenoids zum Anziehen des Ritzels in diesen gegen eine Federspannungskraft, welche durch die Antriebsfeder erzeugt wird. Dies kann zu größeren Abmessungen des Solenoids führen, was zu einer Verschlechterung der Einbaueigenschaften des Anlassers und zu erhöhten Kosten des Anlassers führt.
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Weiterer Stand der Technik ist in den folgenden Dokumenten offenbart.
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DE 601 09 089 T2 offenbart ein Verfahren für den Antrieb eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mittels einer als Anlasser dienenden Baueinheit, die den besagten Verbrennungsmotor nach aufeinanderfolgend wenigstens zwei Betriebsarten mit verschiedenen Drehzahl/Drehmoment-Kennlinien antreibt, wobei eine erste Betriebsart hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen ermöglicht, während eine zweite Betriebsart höhere Drehzahlen als die erste Betriebsart bei niedrigen Drehmomenten ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennlinie für die erste Betriebsart eine Kennlinie ausgewählt wird, die bei einem hohen Drehmoment eine höhere Antriebsdrehzahl ergibt, als wenn die Kennlinie der zweiten Betriebsart verwendet würde, und dass als Kennlinie für die zweite Betriebsart eine Kennlinie ausgewählt wird, die bei einem niedrigen Drehmoment eine höhere Antriebsdrehzahl ergibt, als wenn die Kennlinie der ersten Betriebsart verwendet würde.
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US 2013 / 0 300 131 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Startermaschine mit variablem Fluss und zwei Feldern. Das Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine mit variablem Fluss, bei dem ein elektrischer Strom durch mehrere gewickelte Pole eines gewickelten Feldes geleitet wird, um einen ersten Fluss zu erzeugen, bei dem ein Anker an einem ersten Kurbelpunkt mit einer ersten Geschwindigkeit als Reaktion auf den ersten Fluss gedreht wird, bei dem mindestens einer der mehreren gewickelten Pole kurzgeschlossen wird, bei dem ein zweiter Fluss durch ein Permanentmagnetfeld mit mehreren PM-Polen erzeugt wird, und bei dem der Anker an einem zweiten Kurbelpunkt mit einer zweiten Geschwindigkeit als Reaktion auf den zweiten Fluss gedreht wird, wobei die zweite Geschwindigkeit größer als die erste Geschwindigkeit ist.
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Unter Berücksichtigung des zuvor genannten, sind beispielgebende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, eine Maschinenstartvorrichtung mit mehreren Betriebsarten zu schaffen, die eine Maschinenstartzeit verringert ohne die Abmessung des Solenoids zu erhöhen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Übereinstimmend mit einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Starten einer Maschine vorgeschlagen, die umfasst: einen Anlasser vom Trägheitseingrifftyp, der dazu ausgestaltet ist, eine Anziehungskraft eines Solenoids zu verwenden, um ein Ritzel in eine Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Maschine zu schieben und danach eine Rotationskraft des Motors von dem Ritzel auf den Zahnkranz zu übertragen, um die Maschine zu starten; einen Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, eine Ausgangsleistungskennlinie des Anlassers zwischen einer Mehrzahl von Ausgangsleistungskennlinien umzuschalten, die zumindest eine Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit und eine Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit umfassen, wobei die Ausgangsleistungskennlinie des Anlassers als eine Anlasserkennlinie bezeichnet ist; und eine Zeitsteuervorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, zu steuern, wann der Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus die Anlasserkennlinie umschaltet, sodass, ab einem Beginn einer Betätigung des Anlassers bis zumindest das Ritzel erfolgreich in den Zahnkranz eingreift, die Anlasserkennlinie auf die Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit eingestellt wird, und dass, nachdem das Ritzel erfolgreich in den Zahnkranz eingegriffen hat, die Anlasserkennlinie von der Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit auf die Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit, bei der die Maschine durch den Anlasser angekurbelt wird, umgeschaltet wird.
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Bei der Vorrichtung, die wie oben genannt ausgestaltet ist, und mit der Maschine, die bei der Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit angekurbelt wird, wird die Anlasserkennlinie, zumindest bis das Ritzel erfolgreich mit dem Zahnkranz eingreift, auf die Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit eingestellt. Dies kann im Vergleich dazu, wenn bei der Kennlinie des Anlassers mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit das Ritzel mit dem Zahnkranz eingreift, die Drehzahl des Ritzels beim Eingreifen verringern. Genauer genommen wird das Ritzel durch Betätigung des Solenoids zu dem Zahnkranz geschoben und stößt an den Zahnkranz an. Wenn das Ritzel und der Zahnkranz während der Drehung des Ritzels in einer Eingriffphase zusammenpassen, greift das Ritzel erfolgreich in den Zahnkranz ein. Die Drehzahl des Ritzels beim Eingreifen ist eine Drehzahl des Ritzels in dem Moment, wenn das Ritzel erfolgreich in den Zahnkranz eingreift. Eine solche Drehzahl des Ritzels beim Eingreifen wird verringert, wodurch eine Eingriffzuverlässigkeit verbessert werden kann.
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Zudem besteht keine Notwendigkeit, die Last einer Antriebsfeder zum Verschieben des Ritzels zu dem Zahnkranz zu erhöhen, wodurch eine Erhöhung der Abmessungen des Solenoids vermieden werden kann. Das heißt, hierdurch kann eine Maschinenanlasszeit verringert werden ohne die Abmessungen des Solenoids zu erhöhen.
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Nachdem das Ritzel erfolgreich in den Zahnkranz eingegriffen hat, wird zudem die Anlasserkennlinie auf die Kennlinie mit niedrigem Drehmoment, bei der die Maschine angekurbelt wird, umgeschaltet. Dies kann eine abgelaufene Zeit, ab dem Beginn der Betätigung des Anlassers bis zu dem Maschinenstart, verringern. Insbesondere kann eine abgelaufene Zeit, ab dem Beginn der Betätigung des Anlassers bis zum Maschinenneustart, in dem Fall des Fahrzeugs mit einem Leerlaufstoppsystem oder einem automatisierten Stopp- und Fahrsystem verringert werden, was zur Verbesserung des Komforts eines Fahrers oder eines anderen Insassen des Fahrzeugs beitragen kann.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Diagramm einer Maschinenstartvorrichtung übereinstimmend mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist ein wellenförmiges Diagramm, das eine Zeitabweichung eines Anlasserstroms und einer Maschinengeschwindigkeit beim Starten einer Maschine darstellt; und
- 3 ist ein vergrößertes Diagramm eines Abschnitts der 2.
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Beschreibung bestimmter Ausführungsformen
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Einige Ausführungsformen werden nun lediglich anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine Maschinenstartvorrichtung einer ersten Ausführungsform ist, wie in 1 gezeigt ist, ein Anlasser vom Trägheitseingrifftyp 1, mit einem Controller (nachstehend als eine elektronische Steuereinheit (ECU) bezeichnet) 4, der dazu ausgestaltet ist, Vorgänge des Anlassers 1 über Anlasserrelais 2, 3 zu steuern, und einem Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus (später beschrieben), der dazu ausgestaltet ist, Ausgangsleistungskennlinien des Anlassers 1 umzuschalten (nachstehend als Anlasserkennlinie bezeichnet).
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Der Anlasser 1 umfasst einen Motor 5, der dazu ausgestaltet ist, eine Rotationskraft zu erzeugen, eine Ausgangswelle 7, auf welche die Rotationskraft des Motors 5 über einen variablen Reduzierer 6 (später beschrieben) übertragen wird, ein Ritzel 9, dass dazu ausgestaltet ist, ein Antriebsdrehmoment des Motors 5 auf einen Zahnkranz 8 einer Maschine zu übertragen, eine elektromagnetische Solenoidvorrichtung 10 (später beschrieben), und andere Komponenten.
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Der Motor 5 ist ein Bürsten-Gleichstrom-(DC)-Motor, der ein Feldelement umfasst, das aus Permanentmagneten gebildet wird, die an einem inneren Umfang eines Jochs 11 angeordnet sind, einem Anker 14, der einen Kommutator 13 aufweist, der an einer Ankerachse angeordnet ist, Bürsten 15, die dazu ausgestaltet sind, auf dem äußeren Umfang des Kommutators 13 zu gleiten, wenn sich der Anker 14 dreht, und anderen Komponenten. Das Feldelement kann ein Feldelement vom gewickelten Feldtyp sein, das aus Feldwicklungen anstelle der Magnete 12 gebildet wird.
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Die Ausgangswelle 7 ist durch den variablen Reduzierer 6 koaxial zu einer Ankerachse 14a angeordnet. Ein axialer Endabschnitt der Ausgangswelle 7, der dem Motor 5 gegenüberliegt, wird über ein Lager 16 durch ein Anlassergehäuse 17 gestützt.
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Das Ritzel 9 ist auf einem äußeren Umfang eines Innenrohrs 18a einer Kupplung 18 gerade kerbverzahnt und wird zu einem entfernten Ende des inneren Rohrs 18a (z. B., einem linken Endabschnitt des inneren Rohrs 18a in 1) durch eine Ritzelfeder 19 beaufschlagt, sodass es mit einem Ritzelstopper 20 in Kontakt steht, der an dem entfernten Ende des inneren Rohrs 18a angefügt ist.
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Die Kupplung 18 dient als eine Kupplung in einer Richtung bzw. als Freilaufkupplung, die an einem äußeren Umfang der Ausgangswelle 7 mit einem Steilgewinde kerbverzahnt ist, um das Motordrehmoment auf das Ritzel 9 zu übertragen, jedoch eine Drehmomentübertragung von dem Ritzel 9 auf die Ausgangswelle 7 unterbricht, wenn das Ritzel 9 durch die Maschine gedreht wird.
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Die elektromagnetische Solenoidvorrichtung 10 umfasst einen Solenoid SL1 zum Verschieben des Ritzels 9 gemeinsam mit der Kupplung 18 über einen Versatzhebel 22 im Zusammenhang mit der Bewegung des Tauchkolbens 21, und einen Solenoid SL2 zum Öffnen und Schließen von Hauptkontakten in Zusammenhang mit einer Bewegung des Tauchkolbens 23.
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Die Hauptkontakte umfassen ein Paar von festen Kontakten, die über zwei Anschlussbolzen 25, 26 mit einem Erregungspfad zum Zuführen von Leistung aus einer Batterie 24 zu dem Motor 5 elektrisch verbunden sind, und einen beweglichen Kontakt zum elektrischen Öffnen und Schließen des Paars von festen Kontakten im Zusammenhang mit einer Bewegung des Tauchkolbens 23.
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Die Anschlussbolzen 25, 26 sind an einer Harzabdeckung 27 gesichert, die einen nahen Endabschnitt der elektromagnetischen Solenoidvorrichtung 10 abdeckt (z. B. einen rechten Endabschnitt der elektromagnetischen Solenoidvorrichtung 10 in 1). Der Anstoßbolzen 25 ist über ein Batteriekabel 28 mit einem positiven Anschluss der Batterie 24 elektrisch verbunden. Der Anschlussbolzen 26 ist über einen Motorzuleitungsdraht 29 mit einer positiven Bürste 15 elektrisch verbunden.
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Der Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
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Der Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus umfasst den variablen Reduzierer 6 und einen Modusschalter 30, der dazu ausgestaltet ist, einen Betriebsmodus des variablen Reduzierers 6 zwischen einem Verzögerungsmodus und einem Nicht-Verzögerungsmodus umzuschalten.
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Der variabler Reduzierer 6 kann ein bekannter Planetenreduzierer sein. In dem Verzögerungsmodus des variablen Reduzierers 6 ist eine Drehung des innenverzahnten Zahnrads (nicht dargestellt) des Planetenreduzierers begrenzt. In dem Nicht-Verzögerungsmodus des variablen Reduzierers 6 ist die Drehung des innenverzahnten Zahnrads des Planetenreduzierers unbeschränkt. Der Modusschalter 30 umfasst beispielsweise ein Motorstellglied (nicht dargestellt) und ist dazu ausgestaltet, den Betriebsmodus des variablen Reduzierers 6 von dem Verzögerungsmodus zu dem Nicht-Verzögerungsmodus, oder von dem Nicht-Verzögerungsmodus zu dem Verzögerungsmodus im Zusammenhang mit dem Betrieb des Motorstellglieds umzuschalten.
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In dem Verzögerungsmodus ist die Drehung des innenverzahnten Zahnrads begrenzt. Daher dient der variable Reduzierer 6 als ein standardmäßiger Geschwindigkeitsreduzierer. Das heißt, die Drehzahl des Motors 5 wird durch den variablen Reduzierer 6 reduziert, um auf die Ausgangswelle 7 übertragen zu werden.
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In dem Nicht-Verzögerungsmodus ist die Drehung des innenverzahnten Zahnrads des Planetenreduzierers unbeschränkt, sodass es sich in einer unbeschränkten Weise drehen kann. Daher dient der variable Reduzierer nicht als ein Geschwindigkeitsreduzierer. Das heißt, wenn sich der Motor 5 dreht, drehen sich die Bestandteil-Zahnräder des variablen Reduzierers 6 (z. B., das innenverzahnte Zahnrad, das Planetenrad und ein Sonnenrad) gemeinsam zusammen. Daher wird die Drehung des Motors 5 auf die Ausgangswelle 7 übertragen ohne durch den variablen Reduzierer 6 verringert zu werden. Das heißt, die Anlasserkennlinie wird durch den variablen Reduzierer 6, der den Betriebsmodus auf den Verzögerungsmodus stellt, auf eine Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit eingestellt, und durch den variablen Reduzierer 6, der den Betriebsmodus auf den Nicht-Verzögerungsmodus einstellt, auf eine Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit eingestellt.
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Nun wird ein Betrieb des Anlassers 1 beschrieben, insbesondere ein Ankurbeln der Maschine bei der Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit, wenn die Maschine aus dem Maschinenleerlaufstopp erneut gestartet wird.
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Die ECU 4 ist dazu ausgestaltet, auf ein Empfangen einer Maschinenneustartanforderung hin, das Anlasserrelais 2 und danach das Anlasserrelais 3 einzuschalten.
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Wenn der Solenoid SL1 durch ein Einschalten des Anlasserrelais 2 aktiviert wird, wird das Ritzel 9 gemeinsam mit der Kupplung 18 über den Versatzhebel 22 in die Richtung hinweg vom Motor (z. B. die rechts-nach-links-Richtung in 1) verschoben. Wenn das Ritzel 9 und der Zahnkranz 8 außerhalb einer Eingriffphase stehen, stoßen axiale Endflächen der Zähne des Ritzels 9 und axiale Endflächen der Zähne des Zahnkranzes 8 aneinander.
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Wenn der Solenoid SL2 durch Einschalten des Anlasserrelais 3 aktiviert wird, werden danach die Hauptkontakte geschlossen und der Motor 5 wird durch die Batterie 20 erregt, um eine Rotationskraft zu erzeugen. Die Drehzahl des Motors 5 wird durch den variablen Reduzierer 6 verringert. Die verringerte Drehung des Motors 5 wird auf die Ausgangswelle 7 übertragen und wiederum von der Ausgangswelle 7 über die Kupplung 18 auf das Ritzel 9 übertagen. Wenn das Ritzel 9 und der Zahnkranz 8 in einer Eingriffphase während der Drehung des Ritzels 9 zusammenpassen, werden die Zähne des Ritzels zwischen jeweiligen Paaren von benachbarten Zähnen des Zahnkranzes 8 hineingeschoben. Das Ritzel 9 und der Zahnkranz 8 greifen somit erfolgreich ineinander ein. Demzufolge wird das Motordrehmoment von dem Ritzel 9 auf den Zahnkranz 8 übertragen, um die Maschine anzukurbeln.
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Der variable Reduzierer 6 ist in dem Verzögerungsmodus ab einem Beginn der Aktivierung des Anlassers 1 bis zumindest das Ritzel 9 erfolgreich in den Zahnkranz 8 eingreift, in dem Verzögerungsmodus ausgestaltet. Nachdem das Ritzel 9 erfolgreich mit dem Zahnkranz 8 eingreift, wird der variable Reduzierer 6 in den Nicht-Verzögerungsmodus umgeschaltet. Das heißt, wie in 2 gezeigt ist, wird die Anlasserkennlinie für ein Zeitintervall (11 in 2) von einem Beginn der Erregung des Solenoids SL1 bis das Ritzel 9 erfolgreich in den Zahnkranz 8 eingreift, auf eine Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit eingestellt. Während einem Ankurbeln der Maschine nachdem das Ritzel 9 erfolgreich in den Zahnkranz 8 eingegriffen hat, wird die Anlasserkennlinie auf eine Kennlinie mit einem niedrigen Drehmoment und hoher Geschwindigkeit eingestellt.
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Wann die Anlasserkennlinie von der Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit auf die Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit umgeschaltet wird, kann durch eine Zeitschaltung 31 als eine Zeitsteuervorrichtung eingestellt werden, die dazu ausgestaltet ist, zu steuern, wann der Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus (6, 30) die Anlasserkennlinie umschaltet (siehe 1). Genauer genommen kann ein Zeitintervall (oder eine abgelaufene Zeit) ab dem Beginn der Erregung des Solenoids SL1 bis zum erfolgreichen Eingreifen des Ritzels 9 mit dem Zahnkranz 8 vorab gezählt werden (unter Verwendung einer Zeitfunktion der Zeitschaltung 31). Die gezählten Zeitintervalle können in der Zeitschaltung 31 eingestellt sein. Wie in 1 gezeigt ist, wird die Zeitschaltung 31 in Reaktion auf ein EIN-Signal des Anlasserrelais 2 aktiviert. Auf einen Ablauf des Zeitintervalls t1 hin (siehe 2, 3) wird das Motorstellglied in dem Modusumschalter 30 erregt.
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(Vorteile)
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Beim Neustart der Maschine aus dem Leerlaufstopp wird der Anlasser ab dem Beginn der Erregung des Solenoids SL1 bis zumindest das Ritzel 9 erfolgreich in den Zahnkranz 8 eingreift, auf die Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit eingestellt, wobei die Drehzahl des Ritzels 9 am niedrigsten eingestellt ist. Wie in 3 gezeigt ist, wird eine Zunahmerate der Drehzahl des Ritzels 9 im Vergleich zu derjenigen des Anlassers bei der Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Drehzahl beim Eingreifen verringert. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines wellenförmigen Diagramms für ein Zeitintervall 0 bis T entlang der Zeitachse, die in 2 gezeigt ist. Wie obenstehend beschrieben ist, wird das Ritzel 9 durch Erregung des Solenoids SL1 zu dem Zahnkranz 8 verschoben und stößt an den Zahnkranz 8 an. Wenn das Ritzel 9 und der Zahnkranz 8 in einer Eingriffphase während der Drehung des Ritzels 9 passen, greift das Ritzel 9 erfolgreich in den Zahnkranz 8 ein. Die Drehzahl des Ritzels 9 beim Eingreifen ist eine Drehzahl des Ritzels 9 in dem Moment, in dem das Ritzel 9 erfolgreich in den Zahnkranz eingreift.
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Bei der Maschinenstartvorrichtung der ersten Ausführungsform, die wie obenstehend ausgestaltet ist, kann die verringerte Drehzahl des Ritzels beim Eingreifen die Eingriffzuverlässigkeit erhöhen. Es besteht daher keine Notwendigkeit die Last der Antriebsfeder 32 (siehe 1) zum Verschieben des Ritzels 9 zu dem Zahnkranz 8 zu erhöhen. Daher besteht keine Notwendigkeit die Anziehungskraft des Solenoids SL1 zu erhöhen. Dies kann eine Verschlechterung der Einbaueigenschaft des Anlassers verhindern ohne dass die Abmessungen des Anlassers zunehmen.
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Nachdem das Ritzel 9 erfolgreich in den Zahnkranz 8 eingegriffen hat, wird zudem der variable Reduzierer 6 in den Nicht-Verzögerungsmodus umgeschaltet und die Maschine wird danach bei der Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit angekurbelt. Die Ankurbelgeschwindigkeit wird somit erhöht. Die erhöhte Ankurbelgeschwindigkeit kann zu einer verringerten Maschinenstartzeit führen. Insbesondere in dem Fall des Fahrzeugs mit dem Leerlaufstoppsystem oder dem automatisierten Stopp-und-Fahr-System kann eine Menge der Zeit ab dem Beginn der Betätigung des Anlassers (dem Beginn der Erregung des Solenoids SL1 in der vorliegenden Ausführungsform) bis zum Maschinenneustart verringert werden, was zu einer Verbesserung des Komforts eines Fahrers oder eines anderen Insassen des Fahrzeugs beitragen kann.
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Unter Verwendung der Zeitschaltung 31 kann einfach und angemessen gesteuert werden, den Betriebsmodus des variablen Reduzierers 6 (zwischen dem Verzögerungsmodus und dem Nicht-Verzögerungsmodus) umzuschalten, wenn der Betriebsmodus des variablen Reduzierers 6 von der Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit auf die Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit umgeschaltet wird.
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Zudem verwendet der Anlasser 1 der vorliegenden Ausführungsform den Bürsten-DC-Motor, der es ermöglicht, die Maschinenstartvorrichtung zu niedrigeren Kosten umzusetzen, im Vergleich dazu, wenn ein Wechselstrom-(AC)-Motor verwendet wird, der einen Inverter zum Steuern von großen Strömen verwendet wird.
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Andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erklärt. Elemente, welche dieselben Funktionen wie diejenigen der ersten Ausführungsform aufweisen, sind denselben Ziffern zugeordnet und werden zur Verkürzung nicht nochmals beschrieben.
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(Zweite Ausführungsform)
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Der Anlasser der ersten Ausführungsform umfasst den variablen Reduzierer 6 zum Umschalten der Anlasserkennlinie zwischen zwei verschiedenen Kennlinien, d. h. die Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit und der Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit. Anderenfalls kann in der zweiten Ausführungsform eine Mehrzahl von solchen variablen Reduzieren 6 in Reihenschaltung miteinander kombiniert sein, wobei die Betriebsmodi der jeweiligen variablen Reduzierer 6 individuell durch den Modusumschalter 30 umgeschaltet werden können. Dies ermöglicht der Anlasserkennlinie zwischen wenigstens 3 verschiedenen Kennlinien umgeschaltet zu werden, d. h. die Anlasserkennlinie kann in wenigstens 3 Stufen umgeschaltet werden.
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Mit diesem Aufbau kann die Ausgangsleistungskennlinie des Anlassers beim Eingreifen auf eine Ausgangsleistungskennlinie eingestellt sein, die ein niedrigeres Drehmoment als die höchste Drehmomentkennlinie hat und ein höheres Drehmoment als die Ausgangsleistungskennlinie hat, bei der die Maschine angekurbelt wird.
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Bei einer solchen Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit kann, wie in der ersten Ausführungsform, die Drehzahl des Ritzels beim Eingreifen verringert werden, was die Eingriffzuverlässigkeit verbessern kann. Allerdings kann ein zu hohes Startdrehmoment des Motors 5 eine Zahn-Endflächen-Abnutzung zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz erhöhen, was zu einer verringerten Haltbarkeit zur Aufrechterhaltung der Eingriffzuverlässigkeit führen kann. Um eine Situation zu vermeiden, bei der das Startdrehmoment des Motors 5 beim Eingreifen zu hoch wird, kann bei der zweiten Ausführungsform die Ausgangsleistungskennlinie des Anlassers nicht auf die höchste Drehzahlkennlinie eingestellt sein, sondern auf eine Ausgangsleistungskennlinie mit niedrigerem Drehmoment als die höchste Drehmomentkennlinie, das heißt eine angemessene Drehmomentkennlinie bis das Ritzel 9 erfolgreich in den Zahnkranz 8 eingreift. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Eingriffzuverlässigkeit durch Verringern der Drehzahl des Ritzels beim Eingreifen, während eine Zunahme der Zahn-Endflächen-Abnutzung minimiert wird, um die Standfestigkeit aufrecht zu erhalten.
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(Modifikationen)
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Bei der ersten Ausführungsform wird die Zeitschaltung 31 verwendet, um den Betriebsmodus des variablen Reduzierers 6 zwischen dem Verzögerungsmodus und dem Nicht-Verzögerungsmodus umzuschalten. Anstelle einer Verwendung der Zeitschaltung 31 kann die ECU 4 verwendet werden, um dieselbe Funktion wie die Zeitschaltung 31 bereitzustellen. In der ersten Ausführungsform ist die Zeitschaltung 31 dazu ausgestaltet, die abgelaufene Zeit t1 ab dem Beginn der Erregung des Solenoids SL1 bis die Anlasserkennlinie von der Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit auf die Kennlinien mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit umgeschaltet wird, zu zählen, wobei die Zeitschaltung 31 ein Zeitzählen in Reaktion auf das EIN-Signal zu dem Anlasserrelais 2 startet. Anderenfalls kann die Zeitschaltung 31 dazu ausgestaltet sein, eine abgelaufene Zeit ab dem Beginn der Erregung des Solenoids SL2 bis die Anlasserkennlinie von der Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit auf die Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit umgeschaltet wird, zu zählen, wobei die Zeitschaltung 31 ein Zeitzählen in Reaktion auf ein EIN-Signal zu dem Anlasserrelais 3 starten kann. Das heißt, zu einer Zeit t2 nach dem Beginn der Erregung des Solenoids SL2 (siehe 2, 3) kann das Motorstellglied des Modusumschalters 30 erregt werden.
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In der ersten Ausführungsform ist der Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus dazu ausgestaltet, die Anlasserkennlinie von der Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit auf die Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit umzuschalten. In der zweiten Ausführungsform ist der Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus dazu ausgestaltet, die Anlasserkennlinie in wenigstens drei Stufen zwischen der Kennlinie mit hohem Drehmoment und niedriger Geschwindigkeit und der Kennlinie mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit umzuschalten. Anderenfalls kann der Anlasserkennlinien-Umschaltmechanismus derart ausgestaltet sein, dass er die Anlasserkennlinie nicht in der stufenartigen variablen Weise wie in der ersten und zweiten Ausführungsform umschaltet, sondern in einer kontinuierlichen variablen Weise.
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Die elektromagnetische Solenoidvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform ist eine Tandemsolenoidvorrichtung, die den Solenoid SL1 zum Verschieben des Ritzels 9 zu dem Zahnkranz 8 und dem Solenoid SL2 zum Öffnen und Schließen der Hauptkontakte umfasst. Anderenfalls kann anstelle einer Verwendung einer solchen Tandemsolenoidvorrichtung 10 ein herkömmlicher elektromagnetischer Schalter verwendet werden, der dazu ausgestaltet ist, einen einzelnen Solenoid zu verwenden, nicht nur zum Verschieben des Ritzels 9 zu dem Zahnkranz 8 sondern ebenso zum Öffnen und Schließen der Hauptkontakte.
