JP2001503831A - 内燃機関のためのスタータユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２つの異なる始動方法を実行することができる、内燃機関のためのスタータユニット（１，１３）が提案されている。一方の始動方法は衝撃始動であって、他方の始動方法は直接始動である。この場合、衝撃始動は、有利には常温エンジンの場合に、慣性体（５）のエネルギによって行われ、直接始動は、暖機状態エンジンの場合に即ち例えば信号停止時に行われる。本発明によれば、その都度、良好な始動方法が、内燃機関（２）の温度に応じて自動的に選択される。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関のためのスタータユニット 背景技術 本発明は請求項１の上位概念に記載の形式の、内燃機関のためのスタータユニ ットに関する。このような形式のスタータユニットはドイツ連邦共和国特許第３ ０４８９７２号明細書により公知である。 スタートシステムには主として３つの手段がある。 1.従来の電気的スタータ（始動装置） このような構成形式は、スタータモータ、特にピニオン、リングギア、オーバ ーランニングクラッチの比較的短い総運転期間という理由と、騒音的な理由とか ら、今日ではもはや将来的な見通しのある手段ではない。 2.直接スタートを行うスタータ発電機 この場合、スタータ発電機はクランクシャフトに不動に結合されている。この スタータ発電機は、スタート時には、バッテリによって供給されるスタートモー タを成し、運転時には、バッテリを充電するための発電機を形成する。 このような手段は、所要始動エネルギと始動出力（中級クラスの車両で常温始 動トルク約１５０〜２００Ｎｍ）の理由から、１２〜２４Ｖの通常のスタータ鉛 蓄電池では形成できない。さらに、スタータ発電機の電動モータは、所要発電機 出力に対してファクタ３以上拡大されなければならない。このことは、とりわけ 構成空間的に困難である。運転暖機状態にある内燃機関を始動させるためには、 このような始動発電機は明らかに過大である。 3.衝撃スタートを行うスタータ発電機 衝撃スタートでは、連結解除された内燃機関（伝動装置を含む）のもとで、ま ず最初に慣性体が引き上げ回転数まで高速回転される。次いで、クラッチが迅速 に締結される際に、慣性体が内燃機関を回転エネルギで始動させる。 環境および燃費に関して最適化するという新しい車両コンセプトでは、信号で 内燃機関を遮断する必要がある。公知の「スタート・ストップ・運転」である。 さらに車両がエンジンブレーキ位相にある場合は、内燃機関は単に連結解除され るか、有利には完全に遮断されるのが望ましい。このためには、「慣性利用オー トマチック装置」が使用される。 しかしながらこのような最近の技術を使用することは、始動サイクルの総数を 約ファクタ１０高めることとなる。これにより以前は４００００始動サイクルに 合わせて設計されたスタータが、４０００００〜６０００００始動サイクルに耐 えなければならないこととなる。一方、最近の車両は快適性の理由および、ます ます増大する電気的に操作される補助機器を使用することにより、ファクタ５ま で高められた発電機出力（これまでは１〜１．５ｋＷ、将来的には５ｋＷ以上） を有している。しばしば慣性利用オートマチック装置が使用されるならば、電気 的な搭載電源への供給に関して別の問題が生じる。 ドイツ連邦共和国特許第３０４８９７２号明細書に記載の構成では、発電機出 力に関する問題が、内燃機関と慣性体の間のクランクシャフト上の発電機配線に より部分的に解決されている。この場合、マニュアル切替トランスミッションを 使用する場合は、２つのクラッチが必要であり、これらのクラッチは有利には慣 性体の前後に配置されている。このような装置により慣性利用オートマチック装 置によって、発電機出力を形成することができる。 通常の常温始動のためにはこの場合、このような「衝撃始動」が適している。 しかし「衝撃始動」は、所要時間的な理由から、信号またはエンジンブレーキ運 転位相の終了時に暖機状態の内燃機関によって行われる再始動には適していない 。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９１７１３９号明細書に記載の構成形式で も同様の問題は発生する。この公知のスタータユニットでは、慣性体がクランク シャフトに連結および連結解除可能であって、内燃機関は減速時、制動時または エンジンブレーキ運転時に 、パワートレインを遮断することにより最小の回転数で、例えばアイドリング回 転数で引き続き回転することができる。例えば信号ストップ時のような短時間の 静止時には、パワートレインは同じく遮断されるが、この場合、内燃機関は停止 され、慣性体は引き続き回転し、次いで内燃機関を再始動させるために、内燃機 関はクラッチを介して再び連結される。この場合、慣性体の回転数が著しく低下 された場合には、慣性体の回転数を再び引き上げるために電動モータを使用する ことができる。 総じて、これまではクランクシャフトスタータ発電機のコンセプトのもと直接 スタートシステムとしては、常温始動のための極めて高い始動モーメントが、電 気的な機械およびその他種々様々な電気的な構成部材の設計に対する規定であっ たので、有意義な妥協点は見出されなかった。また、従来のスタータ（始動装置 ）を使用する場合または衝撃スタータを使用する場合も、始動時間、騒音減少、 摩耗及び寿命に関する再始動のための要求は、所要の４０００００以上の高いサ イクル数のために満たされなかった。 本発明の課題は、このような欠点を回避し、全ての始動位相で自動的に最良の 始動方法を選択することができるような内燃機関のためのスタータユニットを提 供することにある。 この課題は、本発明によれば請求項１の特徴部によ り解決される。 本発明により内燃機関の温度を介して種々異なる始動方法に分割される場合は 、４０００００以上の高いサイクル数に設定されたスタータシステムに対する全 ての要求は良好に満たすことができる。この場合、特に有利には、一方では迅速 且つ騒音の少ない直接スタートにより経済的な手段が得られ、他方では多少の時 間はかかるが確実に操作可能な選択的スタートが行われる。この場合、オートマ ティック切替トランスミッションに接続するならば、前述の手段のもとでクラッ チを１つしか有さない装置を形成することができる。 本発明の請求項１の構成の有利な別の構成は、請求項２以下に記載の特徴なら びに明細書および図面から得られる。 図面 次に図面につき本発明の２つの実施例を詳しく説明する。第１図には、マニュ アル切替トランスミッションを有した車両で使用するスタータユニットが、第２ 図には、オートマチック切替トランスミッションを有した車両で使用するスター タユニットが示されている。 実施例の説明 内燃機関２のためのスタータユニット１が、クランクシャフト３（駆動軸）に 係合しており、スタータとロータとから成る電気的な機械（図示せず）を備えた 慣性体スタータ発電機４，５を有している。内燃機関２と慣性体スタータ発電機 ４，５との間には第１の（ノーマル）クラッチ６が設けられている。第２のクラ ッチ７（走行クラッチ）は、慣性体スタータ発電機４，５とマニュアル切替トラ ンスミッション８との間に位置している。クラッチ６は迅速に締結されるサーボ ９を備えている。 内燃機関２には温度センサ１０が取り付けられており、該温度センサ１０は、 その都度の温度を電気的または電子的な切替装置１１に報知する。切替装置１１ は、温度に応じた指示をスタータ発電機４に与え、このスタータ発電機４を、直 接スタートまたは慣性体エネルギによる選択的スタート（衝撃スタート）に調整 する。内燃機関２には、エンジンオイルを事前に暖めるために潜熱蓄え器１２を 設けることができる。 選択的スタートは、休止状態の内燃機関で内燃機関の温度が例えば５０℃より も低い場合に行われ、直接スタートは温度が５０℃よりも高い場合に行われる。 選択的スタートを極めて少ない数（サイクル数２００００以下）にするために、 衝撃スタートが行われ、この場合、内燃機関２と連結解除された状態でスタータ 発電機４が慣性体５をまず最初に、約１２００ｒ．ｐ．ｍ．のいわゆる「有効回 転数」に高速回転させ、次いで迅速に締結されるクラッチ６のもとで内燃機関２ が慣性体５の回転エネルギを介して始動される。この 場合、切替トランスミッション８は連結解除されたままである。 再始動時に所要な始動モーメントは、高温時に比較的小さな摩擦モーメントと 、これに対して比較的高い圧縮モーメントおよび加速モーメントによって規定さ れる。この始動モーメントは、事前の短い減圧位相によって低減される。直接ス タートの際の始動時間は極めて短い（＝＜０．５秒）ので、電気的な機械（スタ ータ発電機）が短時間で、過負荷され、これにより質量的かつ構成空間的に良好 な手段が得られる。その都度の始動過程は入口１５のスタート信号の発信により 発動される。 第２図では、第１図と対応する部分を同じ符号で示した類似のスタータユニッ ト１３が示されている。しかしこの場合、切替トランスミッションがオートマチ ック切替トランスミッション１４として形成されているので、第２のクラッチ７ は設けられていない。この場合、唯１つのクラッチ６に、衝撃スタートのための ダイナミックサーボ９が設けられていなければならない。その制御はトランスミ ッションに同期調整されなければならず、ギア段のオートマチック化された切替 時には、エンジン回転数の安定化をも行う。即ち、いずれにせよオートマチック 切替トランスミッション１４で使用される構成部材は、別に配置されていて、幾 分手間をかけて制御されなければならない。 第１図および第２図の両構成形式では、選択的スタート若しくは衝撃スタート のために、直接スタートへの切替はエンジンオイルの温度に依存して行い、エン ジンオイルを予備加熱することによって選択的スタートの回数を低減することが できる。このようなオイル予備加熱は、潜熱蓄え器１２によって可能である。 また、直接スタートを簡易化するために、短い減圧位相を設定することも考え られる。さらに、常温のエンジンのもとでの選択的スタートとして、衝撃スター トを介して、即ち慣性体５によってクランクシャフト３を始動回転させ、続いて 、直接スタートを介して高速回転を支援するということも可能である。 有利には、衝撃スタートのための有効回転数を、内燃機関２の周囲温度または オイル温度に応じて形成することもできる。 始動方法の切替のための限界条件は別の条件に合わせても適宜算出可能である 。 さらに、本発明による切替装置１１の使用時には、オートマチック切替トラン スミッション１４の構成部材と接続するならば、スタータユニット１３を形成す るために唯１つのクラッチ６しか要さないということも重要である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年２月２５日（１９９８．２．２５） 【補正内容】 本発明の課題は、このような欠点を回避し、全ての始動位相で自動的に最良の 始動方法を選択することができ、内燃機関の運転時には、発電機運転に切り替え られるような内燃機関のためのスタータユニットを提供することにある。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年６月４日（１９９８．６．４） 【補正内容】 明細書 内燃機関のためのスタータユニット 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、内燃機関のためのスタータユ ニットに関する。このような形式のスタータユニットは、日本の特許要約書第０ ０７号第１９９番（ＪＰ−Ａ−５８０９８６５８）により公知である。これによ るとスタータが、ピニオン・リングギア伝動装置を介して内燃機関のクランクシ ャフトに接続されている。 請求の範囲 1. 内燃機関（２）のためのスタータユニットであって、スタータと慣性体（５ ）とを有しており、内燃機関（２）のクランクシャフト（３）に設けられた少な くとも１つのクラッチ（６，７）に連結可能、若しくは該クラッチ（６，７）か ら連結解除可能であって、慣性体（５）が内燃機関（２）を回転エネルギで始動 させることができ、この場合、スタータユニットは、内燃機関（２）が低温であ るならば該内燃機関（２）を、衝撃始動方法として慣性体（５）を用いて駆動し 、該始動方法を行う際にはスタータ（４）が慣性体（５）を事前に高速回転させ る形式のものにおいて、 前記スタータ（４）がスタータ発電機であって、切替装置（１１）が設けら れており、該切替装置（１１）が内燃機関（２）の温度に応じてスタータユニッ ト（１；１３）を、高温時に、衝撃始動方法から、内燃機関に直接に連結可能な 、若しくは内燃機関から連結解除可能なスタータ発電機（４）が内燃機関を駆動 する別の始動方法へと切り替えることを特徴とする、内燃機関のためのスタータ ユニット。 2. 内燃機関（２）が高温である場合に行われる始動方法が、直接始動方法であ って、該始動方法を行う際にはスタータ発電機（４）が、クランクシャフト （３）に連結された状態の慣性体（５）を駆動する、請求項１記載のスタータユ ニット。 3. 切替装置が、エンジンオイルの温度に依存しており、エンジンオイルを予備 加熱することにより、選択的スタートの回数が減少される、請求項１または２の いずれか１項記載のスタータユニット。 4. オイル予備加熱が潜熱蓄え器（１２）によって行われている、請求項３記載 のスタータユニット。 5. 直接始動を行う際に、短い減圧位相が調整可能である、請求項２から４まで のいずれか１項記載のスタータユニット。 6. 始動方法が、衝撃始動と直接始動との組み合わせであって、クランクシャフ ト（３）の始動回転が衝撃始動を介して行われ、該衝撃始動及び又は引き続き行 われる高速回転が、直接始動を介して補助されている、請求項３から５までのい ずれか１項記載のスタータユニット。 7. 衝撃スタートの有効回転数が、内燃機関（２）の周囲条件に応じて調整可能 である、請求項１から６までのいずれか１項記載のスタータユニット。 8. 一方の始動方法から他方の始動方法への切替の限界条件が適宜に算出可能で ある、請求項１から７までのいずれか１項記載のスタータユニット。 9. オートマチック切替トランスミッションの構成部材に接続された、請求項１ から８までのいずれか１ 項記載のスタータユニットにおいて、該ユニットのために唯１つのクラッチ（６ ）しか設けられていないことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項 記載のスタータユニット。 10．スタータモータを適当に制御することにより、切替トランスミッションの同 期化を補助することができる、請求項１から９までのいずれか１項記載のスター タユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンフレート アッカーマン ドイツ連邦共和国 Ｄ―71570 オッペン ヴァイラー ミッテルガッセ ３ (72)発明者 マーティン アイゼンハート ドイツ連邦共和国 Ｄ―71272 レニンゲ ン シュタウファー シュトラーセ 11 (72)発明者 ローベルト シェンク ドイツ連邦共和国 Ｄ―71701 シュヴィ ーバーディンゲン ヘルマン―エスィッヒ ―シュトラーセ 56

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 内燃機関（２）のためのスタータユニットであって、一方ではスタータ発電 機（４）、他方では慣性体（５）によって行う２つの始動方法を有しており、内 燃機関（２）のクランクシャフト（３）に設けられた少なくとも１つのクラッチ （６，７）に連結可能、若しくは該クラッチ（６，７）から連結解除可能であっ て、慣性体（５）が内燃機関（２）を回転エネルギで始動させることができる形 式のものにおいて、 切替装置（１１）が設けられており、該切替装置（１１）が内燃機関（２） の温度に応じてスタータユニット（１；１３）を、一方の始動方法から他方の始 動方法へと切り替えることを特徴とする、内燃機関のためのスタータユニット。 2. 内燃機関（２）が低温である場合に行われる始動方法が、慣性体（５）を用 いて実行可能な衝撃始動方法であって、該始動方法を行う際にはスタータ発電機 （４）が慣性体（５）を事前に高速回転させる、請求項１記載のスタータユニッ ト。 3. 内燃機関（２）が高温である場合に行われる始動方法が、直接始動方法であ って、該始動方法を行う際にはスタータ発電機（４）が、クランクシャフト（３ ）に連結された状態の慣性体（５）を駆動する 、請求項１または２記載のスタータユニット。 4. 切替装置が、エンジンオイルの温度に依存しており、エンジンオイルを予備 加熱することにより、選択的スタートの回数が減少される、請求項１から３まで のいずれか１項記載のスタータユニット。 5. オイル予備加熱が潜熱蓄え器（１２）によって行われている、請求項４記載 のスタータユニット。 6. 直接始動を行う際に、短い減圧位相が調整可能である、請求項３から５まで のいずれか１項記載のスタータユニット。 7. 始動方法が、衝撃始動と直接始動との組み合わせであって、クランクシャフ ト（３）の始動回転が衝撃始動を介して行われ、該衝撃始動及び又は引き続き行 われる高速回転が、直接始動を介して補助されている、請求項４から６までのい ずれか１項記載のスタータユニット。 8. 衝撃スタートの有効回転数が、内燃機関（２）の周囲条件に応じて調整可能 である、請求項１又は４から７までのいずれか１項記載のスタータユニット。 9. 一方の始動方法から他方の始動方法への切替の限界条件が適宜に算出可能で ある、請求項１から８までのいずれか１項記載のスタータユニット。 10．オートマチック切替トランスミッションの構成部材に接続された、請求項１ から９までのいずれか１ 項記載のスタータユニットにおいて、該ユニットのために唯１つのクラッチ（６ ）しか設けられていないことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項 記載のスタータユニット。 11．スタータモータを適当に制御することにより、切替トランスミッションの同 期化を補助することができる、請求項１から10までのいずれか１項記載のスター タユニット。