JP5322132B2 - 自動車における内燃機関のスタートストップ装置のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念による、スタートストップ装置を備えた自動車における内燃機関のスタート方法並びに、該方法を実施するための請求項４の上位概念によるスターター装置に関している。

自動車の内燃機関は通常はスターターモーターによって始動される。その際にはスターターモーターがスイッチオンされる前に、まずスターター装置のピニオンが、内燃機関のリングギヤに噛合される。その他にも車両の停止が比較的長い場合には車両のいわゆるスタートストップ装置を用い内燃機関が自動的に遮断される。そして当該のストップフェーズが終了する時点では、走行を継続するために、機関が自動的に再始動される。

欧州特許出願公開第０８４８１５９号明細書からは、始動状態の開始と共にスターターモーターを遅滞なくフルパワーでスイッチオンするために、スターターのピニオンギヤを機関停止状態の開始時点で既に噛合位置へもたらす技術が公知である。このようにすることにより、内燃機関を始動するための時間が大幅に短縮される。しかしながらこの解決手法は、スタートフェーズの開始時点と共にまず機関の停止状態を待機しなければならないという欠点を含んでいる。このことは、ストップフェーズが非常に短い場合にはスタートの遅延が生じることを意味する。そのような遅延は、例えば交通渋滞中のせっかちな後続車両にとっては追突の危険性を高めることにつながる。

スタータークラッチに対する噛み合い支援として、例えば従前のＧＢ−ＰＳ５１５７５３号明細書からは、一方のクラッチ部材にガイドフィンガーを設けることが公知である。このガイドフィンガーは他方のクラッチ部材において次のように協働する複数のピンを備えている。すなわち歯対歯の突合わせ位置が出現した場合にスターター側のクラッチ部材をプリロードされたスプリングからの応力に抗して、スターター側クラッチ部材の鋸歯状の端面側が対応する他方のクラッチ部材の鋸歯状端面側に軸方向で係止するまで回転させるように協働している。しかしながらこの手段は係止クラッチの場合に限られ、しかも内燃機関が停止している状態のもとでしか機能しないので、内燃機関のリングギヤとスターターとの噛み合いのためのスタートストップ装置には適していない。

車両のストップフェーズの開始時点においてスターター装置の噛み合い過程を短縮するために、ＤＥ １０ ２００６ ０１１ ６４４ Ａ１明細書からは、既にスターターモーターの電子的な駆動制御によって、内燃機関のリンクギヤの回転数とピニオンギヤの回転数を同期させ、そのようにして、まだ回転している内燃機関のリングギヤにスターターピニオンを噛み合わせることが提案されている。但しこの場合問題となるのは、リングギヤとスターターピニオンの周面速度の同期化のために著しく高い電子制御コストをかけなければならないことである。なぜならリングギヤの周面速度は、停止操作された内燃機関の回転が完全に停まるまでの間に機関のシリンダ内で圧縮された圧力に起因して大きく変動し得るからである。

そこで本発明の課題は、ストップフェーズの開始時点において内燃機関の停止操作後のまだ回転しているリングギヤへのスターターピニオンの噛み合いを、簡単な機械的手段によって保証することである。

発明の開示
請求項１の特徴部分によるスタート方法を用いた自動車における内燃機関のためのスタートストップ装置、並びに請求項４の特徴部分によるスターター装置によれば、簡単な機械的手段を用いた内燃機関の惰性運転中のリングギヤへのスターターピニオンの噛み合いによって、時間的に短縮されたスタート過程が達成されるようになる。それにより、スタートストップ装置の電子制御も著しく簡単になる。さらにこのようにすれば、バネ負荷されていないスターターピニオン又はハードにバネ負荷されたスターターピニオンを、惰性運転中のまだ回転しているリングギヤに噛み合わせる際に生じ得る、ワンウエイクラッチに対する跳ね返り又はスターター装置の伝動装置に対する反動による不都合を回避することが達成される。

請求項１の特徴部分によるスタート方法は、特にピニオンが完全に有利には軽量型のスリップオンピニオンとしてのものを、トーションスプリングを用いてバネ負荷してやることによって、まだ回転している内燃機関のリングギヤへ弾性的に噛み合わせることに関している。これに対して代替的に、より大きな質量を有するピニオンの場合、例えば出力の高い内燃機関の場合には、ピニオンから前方部分を切り離し、パイロットギヤとして構成することが提案される。このパイロットギヤの側では、有利にはプリロードされたトーションスプリングを用いることによって、まだ回転している内燃機関のリングギヤへの弾性的な噛み合いが行われる。

従属請求項に記載されている構成によって、請求項１及び４に記載されている特徴の有利な実施形態および発展形態が得られる。

それにより、本発明の比較的簡単に実現可能な第１の実施形態によれば、ピニオンシャフトに対する、ストッパにより制限される旋回領域において特にプリロードされたトーションスプリングを用いることによって、回転しているリングギヤの回転方向でピニオンが弾性的に旋回可能になる。その際ストッパによって制限される旋回領域は簡単な形式で次のことによって実現される。すなわちピニオンを軸方向のシフト歯列を介してピニオンシャフトに旋回遊びを持たせて結合し、ここでのシフト歯列の歯をそれらの溝よりも狭幅に形成することによって実現される。簡単でかつ信頼性も高く、小型なトーションスプリング機構を実現するために、トーションスプリングはコイルバネとしてピニオンの裏側にピニオンシャフトに対して同軸に配置される。そのようなトーションスプリングの固定のために有利にはその前方端部がピニオンの軸方向孔部に固定され、その後方端部は、ピニオンシャフトの環状肩部における軸方向孔部に係合する。この解決手段の有利な構成例によれば、コイルバネがワンウエイクラッチ体の領域においてピニオンシャフトの拡張された孔部に少なくとも部分的に収容され、この孔部の底部は、トーションスプリングの後方端部のための環状肩部を形成している。さらに本発明の別の有利な実施形態によれば、前記コイルバネがピニオンのためのトーションスプリングも軸方向のプレッシャースプリングも形成する。

請求項１によるスタート方法の実施のためのスタート装置の第２実施形態によれば、ピニオンがパイロットギヤとして用いられる軸方向で見て前方の小部材と、スリップオンピニオンとして構成される軸方向で見て後方の部材に分割され、前記パイロットギヤはスリップオンピニオンに対してストッパによって制限された旋回領域内でバネ、特にプリロードされたトーションスプリングを用いて、回転しているリングギヤの回転方向で弾性的に旋回可能に構成されている。このことによって得られる利点は、ピニオンの噛み合いの際に回転しているリングギヤによって加速されるべき質量体が、非常に軽量のパイロットギヤに限られる点である。その他にもここではトーションスプリングのプリロードとバネ特性により、さらにスリップオンピニオンの質量体との関連付けに基づいて、パイロットギヤとスリップオンピニオンの間の旋回領域の大きさを介して、リングギヤの様々な回転速度のもとでもスターター装置における反動や跳ね返りなしでスリップオンピニオンが迅速にかつ完全にリングギヤに噛み合うことが保証される。内燃機関の冷間時始動の際にも、ピニオンを容易にリングギヤに噛み合わせ、内燃機関を反動なしで滞りなく始動できるようにするために、パイロットギヤが静止状態において、プリロードされたスプリングを用いてストッパに当接され、これによってスリップオンピニオンが内燃機関の始動の際にパイロットギヤを連動させる。ここでも有利にはトーションスプリングがコイルバネとして構成され、パイロットギヤに面するスリップオンピニオン端面側においてピニオンシャフトに対して同軸的に孔部に装填される。そこではトーションスプリングの一方の端部がスリップオンピニオンに固定され、もう一方の端部はパイロットギヤに固定される。スリップオンピニオン前方に配置されるパイロットギヤをスリップオンピニオンにおいて軸方向で確定するために、スリップオンピニオンの前方端面側にて軸方向に突出するボルトがピニオンシャフトに対して半径方向の間隔を伴いながらパイロットギヤの窓を貫通して突出し、その端部はパイロットギヤのための軸方向のストッパを備える。その際有利には前記パイロットギヤの窓が周面方向で次のような幅に選定される。すなわちこの窓の相互に対向している側が、スリップオンピニオンに対するパイロットギヤのためのそれぞれ１つの旋回ストッパを形成するように選定される。

回転しているリングギヤへのパイロットギヤの噛合をさらに容易にするために、パイロットギヤの歯列とリングギヤとの歯面の遊びが、スリップオンピニオンとリングギヤとの間の遊びよりも大きく形成される。その他にも別の有利な構成によれば、リングギヤ及び／又はパイロットギヤの歯が、噛み合い解除の状態において相互に対向する端面側に、相互接触する歯面のストッパを備え、それがさらなる噛み合い支援を形成する。この種の歯面のストッパは特に本発明の第１実施例のようにパイロットギヤなしのピニオンの噛合の際に有利となる。さらにその場合有利には、リングギヤ及び／又はピニオンないしはパイロットギヤの歯が歯先領域において端面側に当接される。

本発明のさらに別の有利な構成例によれば、内燃機関が停止状態に入る前に、クランクシャフトをモーター制御ユニットを用いてスターターモーターにより、後続の新たなスタートにとって最適なスタート位置へ回転させ、それによって内燃機関の後続の新たなスタートが時間的に短縮される。

以下では、本発明の実施例を添付図面に即して詳細に説明する。

本発明によるスターター装置を備えた車両における内燃機関のためのスタートストップ装置の概略図 本発明の第１実施例としての構成要素としてスターター装置のワンウエイクラッチ体とピニオンとピニオンシャフトの空間図 図２による構成ユニットにおける、ピニオン、トーションスプリング、シフト歯列とワンウエイクラッチ体を備えたピニオンシャフトの配置構成を示した分解図 旋回遊びを伴ったシフト歯列の正面からの一部拡大図 内燃機関のリングギヤとピニオンの歯列の拡大空間図 代替的な実施例によるトーションスプリングないしプレッシャースプリングを備えたピニオン及びピニオンシャフト構成ユニットの縦断面図 さらなる別の実施例として、スリップオンピニオン前方に配置されたパイロットギヤを備えるピニオン−ピニオンシャフト構成体の縦断面図 旋回ストッパと拡大された歯面遊びを備えたパイロットギヤとスリップオンピニオンの一部正面図

図１には自動車における内燃機関のためのスタートストップ装置の第１実施例が概略的に示されている。このスタートストップ装置はスターター装置１０を含んでおり、このスターター装置１０は、スターターモーター１１と、スターターリレー１２を備え、さらに内燃機関１５のリングギヤ１４に軸方向で噛み合わせられるピニオン１３を有している。スターターリレー１２はリレー巻線１６と、プッシュロッド１７を備え、さらにスターターモーター１１に主電流を供給するためのスイッチングコンタクト１８を有している。このスタートストップ装置はさらにモーター制御ユニット１９を含んでおり、このモーター制御ユニット１９も、スターターリレー１２のスイッチングコンタクト１８のように、プラス端子を介して図には示されていない自動車の搭載電源網に接続されている。前記モーター制御ユニット１９にはさらに複数の信号入力側を介して様々なセンサ信号が供給されており、それらのセンサ信号によって例えばクラッチ操作量、ブレーキ操作量、シフトレバーの位置、エンジン回転数、ホイール回転数などが検出されている。モーター制御ユニット１９はさらに出力側を介してリレー巻線１６に接続されており、これによって、ピニオンギヤ１３が噛み合いレバー２０を介して内燃機関１５のリングギヤ１４へ噛み合い、スターターモーター１１が内燃機関１５の始動のためにスイッチングコンタクト１８を介してスイッチオンされる。その場合にスターターモーター１１は、遊星ギヤ伝動装置２１を介して駆動軸２２を駆動する。この駆動軸２２は通常は並目ねじを介してワンウエイクラッチ２３に連結されている。このワンウエイクラッチ２３は被駆動側においてはピニオンシャフトと一体的に接続されており、このピニオンシャフトには、ピニオン１３がストッパによる制限付きでシフト歯列を介して軸方向にシフト可能に取付けられている。

内燃機関１５の冷間始動の場合には、まず自動車のドライバーによってトリガされたスタート信号によって、スターターリレー１２がモーター制御ユニット１９を介して活動化され、スターターモーター１１は別の接続線路を介してモーター制御ユニット１９から直接駆動され、緩く回転する。その他にこの場合リレー巻線１６によってピニオン１３がプッシュロッド１７と噛み合いレバー２０を介して内燃機関のリングギヤ１４までシフトされる。歯対歯の突合わせ位置においてはワンウエイクラッチ２３と噛み合いレバー２０の間に設けられた噛み合いスプリング２４が公知のように負荷される。そのためスターターモーター１１の僅かな回転によって、ピニオン１３の歯が駆動軸２２のストッパまでリングギヤ１４の次の間隙内へ進入する。

走行モード中は自動車のスタートストップ装置が活動化され、その場合自動車の各ストップフェーズの開始時点で例えば車両前輪の回転数検出によって内燃機関が停止される。同時に第１の段階において内燃機関の後続の新たなスタート準備のために、まだ回転している内燃機関１５のリングギヤ１４へのピニオン１３の噛み合い過程がトリガされ、そこではモーター制御ユニット１９を介して調整された励磁電流がスターターリレー１２に供給される。プッシュロッド１７と噛み合いレバー２０を介してピニオン１３は軸方向でリングギヤ１４に押し込まれる。内燃機関１５をその停止後にできるだけ早く再始動可能にしておくためには、内燃機関１５が停止状態に入る前に、静止しているスターターモーター１１のもとでプリロードされたトーションスプリング２５を用いてピニオン１３をまだ回転しているリングギヤ１４に噛み合わせなければならない。このトーションスプリング２５はこの場合ピニオン１３とピニオンシャフト２６の間に設けられ、軸方向でプリロードされている。前記ピニオン１３は、軽量のスリップオンピニオンとして、ピニオンシャフト２６に対して、ストッパによって制限される旋回領域内で、トーションスプリング２５を用いて弾性的に旋回可能であり、それによってまず最初は、噛み合いスプリング２４の応力によって内燃機関１５のリングギヤ１４に噛合可能になる前に、回転しているリングギヤ１４の歯に連動するようになる。図２には、ピニオン１３と、トーションスプリング２５と、ワンウエイクラッチ基体２３ａを備えたピニオンシャフト２６からなる構成ユニット２７が立体的に描写されている。

図３にはこれらの部材が分解図で示されており、詳細にはピニオン１３に対する軸方向のストッパとして働くストッパーリング２８と、該ストッパーリング２８の固定するスナップリング２９と、スプラインシャフト内側孔部３０ａを備えたピニオン１３と、ベアリングブッシュ３１と、トーションスプリング２５と、スプラインシャフト小歯状突起３０ｂを備えたピニオンシャフト２６と、ワンウエイクラッチ基体２３ａと、さらなるベアリングブッシュ３１が示されている。ピニオンシャフト２６はそのスプラインシャフト小歯状突起３０ｂと、前記ピニオン１３のスプラインシャフト内側孔部３０ａと共に、ピニオン取付けのための軸方向シフト歯列３０を形成している。２つのベアリングブッシュ３１はそれらの両側で、図１のスターター装置１０の組み立ての際に駆動シャフト２２を受け入れるピニオンシャフトの中央孔部２６ａ内へ挿入される。トーションスプリング２５は、ピニオンシャフト２６のスプラインシャフト小歯状突起３０ｂの後方に配置された肉厚部２６ｂに対して同軸的に載置されており、そこにおいて、トーションスプリングの後方端部２５ａがピニオンシャフト２６の環状肩部３３にて軸方向孔部３２内へ係合している。コイルバネとして構成されたトーションスプリング２５の前方端部２５ｂは、ピニオン１３に固定され、図からは識別しにくいが、ピニオン裏側のさらなる軸方向孔部に固定されている。

図４には、ピニオン１３とピニオンシャフト２６の間でシフト歯列３０の一部が正面からの拡大図で示されている。ここではシフト歯列３０の複数の歯３０ｃがそれらの間に存在する溝３０ｄよりもはるかに狭幅であることが識別できる。これらの溝３０ｄは、ここでは前記歯３０ｃよりも三倍ほど広い幅を有しており、そこにおいては通常のスプラインシャフト歯列に比べて各第２の歯が省略されている。そのような拡幅された溝３０ｄによって、ピニオン１３とピニオンシャフト２６は、それぞれが相対向している矢印の方向において尺度ｘ分だけ旋回可能である。この場合、トーションスプリング２５は構成ユニット２７の組立て時に、静止状態においてピニオン１３の歯３０ｃが図４に示されているようにピニオンシャフト２６の歯３０ｃに対抗するように押圧されるまでプリロードをかけられる。

図５には図１によるスターター装置１０のピニオン１３とこれに対して軸方向にずらされている内燃機関１５のリングギヤ１４が空間的拡大図で示されている。ここでは、まだ矢印方向に回転している内燃機関のリングギヤ１４に対してピニオン１３を軸方向に前進させると、ピニオン１３が矢印３４の方向に連動することが識別できる。ピニオンシャフト２６とワンウエイクラッチ２３の慣性に基づいて、トーションスプリング２５はさらに負荷をかけられ、その際のピニオン１３はシフト歯列３０においてピニオンシャフト２６に対し旋回領域ｘに亘って、回転しているリングギヤ１４の回転方向で弾性的に旋回する。この場合内燃機関のリングギヤ１４内にピニオン１３を前進させやくするために、ピニオン１３の歯１３ａとリングギヤ１４の歯１４ａの端面側において（これらは噛み合いから外れた状態では相互に対向している）、それぞれの歯面１３ｂと１４ｂに当接部３５が設けられる。この当接部３５は、まだ回転しているリングギヤ１４にピニオン１３を噛み合わせる際に接触する歯面１３ｂ、１４ｂに設けられている。その他にもここではピニオン１３の歯１３ａもその歯先領域において面取り処理ないしストッパ加工された端面側１３ｃを有している。ここでは、リングギヤ１４の歯面１４ｂとピニオン１３の歯１３ａのどちらか一方だけに当接部３５を設けるだけでも十分である。また別の観点としてさらに有利には、面取りないしストッパ加工された端面側１３ｃはピニオン１３のみでなく、リングギヤにも存在する方がなおよい。この手段によって、個別に若しくはそれらの組合わせにおいて次のようなことが達成される。すなわちまだ回転している内燃機関のリングギヤ１４へピニオン１３が噛み合う際に、トーションスプリング２５の応力に対してこれらが直ちに噛み合って完全な係合状態となるか、あるいはピニオン１３がまずリングギヤ１４の歯によって動かされ、リングギヤ１４との係合に入るために移動するピニオン１３の歯１３ａが歯面１３ｂ、１４ｂの当接部３５において再度スリップし、ここで回転の動きが遅くなると共に次のリングギヤ１４の間隙へさらに進められることが達成される。その際ピニオンシャフト２６はトーションスプリング２５によって旋回を伴いつつ弾性的に連動される。シフト歯列３０の旋回ストッパに達して初めて、ピニオンシャフト２６は強制的にピニオン１３に連動される。ワンウエイクラッチ２３を介して遊星ギヤ伝動装置２１とスターターモーター１１は連結解除される。

本発明の別の有利な構成例では、内燃機関１５が停止状態に入る前にモーター制御ユニット１９を用いてクランクシャフトが、スターターモーター１１によって次の新たな始動に最も適したスタート位置まで回転される。

図６には本発明の変更された実施形態が示されており、この実施形態では、ピニオン１３とピニオンシャフト２６の間に挿入されたコイルバネ３６が、ピニオン１３に対するトーションスプリングとしても軸方向プレッシャースプリングとしても機能するように形成されている。このコイルバネ３６の前方端部３６ｂは、軸方向に角度付けられ、ピニオン１３の裏側における軸方向孔部３７内に挿入されている。コイルバネ３６の後方端部３６ａも同様に軸方向に角度付けられ、ワンウエイクラッチ２３の基体２３ａにおける軸方向孔部３２内に挿入されている。前記コイルバネ３６は、ワンウエイクラッチの基体２３ａの領域においてピニオンシャフト２６の環状切欠部３８内に部分的に収容され、この環状切欠部３８の底部３８ａは、コイルバネ３６の後方端部３６ａのための軸方向孔部３２を有している。コイルバネ３６は、静止状態においてピニオン１３をストッパーリング２８の先端に押し付けており、この場合ピニオン１３の後方側とワンウエイクラッチ基体２３ａの先端側の間には軸方向のバネ負荷に基づく間隔距離ｙ（以下では軸方向バネ負荷距離とも称する）が存在し、このバネ負荷距離ｙに亘ってピニオン１３は、バイアスないしは事前負荷されたコイルバネ２６の軸方向応力に抗してシフト歯列３０において軸方向にシフト可能である。この場合コイルバネ３６の軸方向バネ負荷は、図１によるスターター１０の噛み合いバネ２４のバネ負荷よりもソフトに設計仕様される。それにより、ピニオン１３がその歯１３ａの先端側におけるストッパ３５を介して内燃機関のリングギヤ１４への噛み合い過程の際に調整された応力による反動で滑りやすくなることが可能になる。ピニオン１３のピニオンシャフト２６に対する旋回ないし捻れは、この場合シフト歯列３０の領域において図４に基づいて説明したように維持される。

図７及び図８は、本発明のさらなる実施形態を示しており、この実施形態は図７においてスターター装置の拡大断面図で示されたピニオン４０を有している。このピニオン４０はパイロットギヤとして用いられる軸方向で見て前方の小部材と、スリップオンピニオン４２として構成される軸方向で見て後方の部材に分割されている。図８にはこの実施形態に対してパイロットギヤ４１の正面からの分解図がその後方に存在するスリップオンピニオン４２と共に示されている。スリップオンピニオン４２の前方端面側にはピニオンシャフトに対して半径方向に離間された軸方向に突出するボルト４３が、ピニオンの対応する袋小路型の孔部４０ａ内へ圧入されている。このボルトはパイロットギヤ４１の小窓４４を通って突出する。ボルト４３の前方端部に固定されたリング４５は、パイロットギヤ４１のための軸方向ストッパを形成している。このパイロットギヤ４１はスリップオンピニオン４２に対し、ストッパによって制限された旋回領域において、プリロードされたトーションスプリング２５を用いることによって内燃機関１０の回転しているリングギヤ１４の回転方向で弾性的に旋回可能である。この目的のためにパイロットギヤ４１の小窓４４は、当該小窓の相互に対向する側がスリップオンピニオン４２に対して、パイロットギヤ４１のためのそれぞれ１つの旋回ストッパ４４ａ、４４ｂを形成するように広幅に形成されている。静止状態においてはパイロットギヤ４１のボルト４３は、プリロードされたトーションスプリング２５を用いて前記旋回ストッパ４４ａに当接しており、それによってスリップオンピニオン４２は内燃機関の始動の際に、回転方向矢印３４の方向でパイロットギヤ４１を連動する。ここでも前記トーションスプリング２５はコイルバネとして構成されている。このトーションスプリング２５は孔部４６内でパイロットギヤ４１に面するスリップオンピニオン４２の前方端面側に、ピニオンシャフト４７に対して同軸に配置されており、当該ピニオンシャフト４７はここには図示されていない後方領域においてワンウエイクラッチ２３を介して図１のスターター装置１０の駆動軸２２と連結されている。トーションスプリング２５はここでもその軸方向から角度を付けられた後方端部２５ａはピニオン４２の軸方向孔部内で当該孔部４６の底部に差込まれ、トーションスプリング２５の軸方向から角度を付けられた前方端部２５ｂは対応して配置されているパイロットギヤ４１の孔部内へ差込まれている。スリップオンピニオン４２は公知のように旋回乃至捻れ遊びなしで、シフト歯列３０を用いて２つのストッパ４８の間でピニオンシャフト４７上を軸方向にシフト可能に案内されている。

内燃機関のストップフェーズの開始と共に、図１によるモーター制御ユニット１９を介してスターターリレー１６により、噛み合いレバー２０を介してピニオン４０が、パイロットギヤ４１の歯４１ａの端面側が内燃機関のリングギヤ１４に当接するまでプリロードされ、リングギヤ１４の歯１４ａによって、トーションスプリング２５の応力に抗してまだ回転しているリングギヤ１４と連動する。パイロットギヤ４１の質量が僅かなためにほとんど同時にリングギヤ１４によって連動され、スリップオンピニオン４２に対してその著しく大きな慣性質量でもって矢印３４方向に弾性的に負荷されて旋回する。このパイロットギヤ４１はその後完全に内燃機関のリングギヤ１４内に噛合し、それによってスリップオンピニオン４２の歯４２ａがリングギヤ１４に到達する。スリップオンピニオン４２におけるボルト４３のための旋回ストッパ４４ａ、４４ｂを備えたパイロットギヤ４１の小窓４４は、次のように広幅に選定されている。すなわちリングギヤ１４の周面速度が速い場合に、パイロットギヤ４１がスリップオンピニオン４２に対して完全に１つの歯ピッチ分だけ旋回できるように選定されている。それにより、スリップオンピニオン４２の歯４２ａが最終的に問題なく完全にリングギヤ１４に噛み合うことができるようになる。それに対してリングギヤ１４の周面速度が遅い場合には、パイロットギヤ４１はスリップオンピニオン４２に対してストッパ４４ｂまでは旋回しない。このようなケースではプリロードされたトーションスプリング２５がスリップオンピニオン４２を再び回転方向でボルト４３が再度前方の旋回ストッパ４４ａに到達するまで押し込む。この位置ではパイロットギヤ４１の歯４１ａが再びスリップオンピニオン４２の歯４２ａに被り、スリップオンピニオン４２は完全にリングギヤ１４に噛み合う。

リングギヤ１４へのパイロットギヤ４１の噛み合いをさらに容易に行うために、パイロットギヤ４１の歯４１ａが図８に示されているように、スリップオンピニオン４２の歯４２ａよりも僅かに低くかつ僅かに狭く形成される。それにより、リングギヤ１４とパイロットギヤ４１の間の歯列においては、リングギヤ１４とスリップオンピニオン４２の間の歯列よりも歯面の遊びが大きくなる。それに伴ってパイロットギヤ４１の歯４１ａは、リングギヤ１４の間隙へ容易に到達できるようになる。

非常に高出力で大型の内燃機関の場合には、相応に大きくて高出力のスターター装置が必要とされるので、それに応じてスリップオンピニオン４２とパイロットギヤ４１の寸法も相応に大きくなり質量も増す。その他にもリングギヤの大きな直径に基づいて、稼働している内燃機関のもとでの周面速度も増加する。このような特性のもとでもパイロットギヤをさらに確実にリングギヤに噛み合わせできるようにするために有利には、そのようなケースにおいて、図４で示されているようなリングギヤのストッパ３５をパイロットギヤ４１の歯４１ａに設けてもよい。

本発明は図示及び説明されてきた前記の実施形態に限定されるのではなく、図１によるスターター装置１０の実施に形態に応じて適合され得る代替的な解決手段も含まれる。それにより本発明の枠内では、ピニオン１３とピニオンシャフト２６の間のシフト歯列を次のように変更することも可能である。すなわち、ピニオン１３はいわゆるシャープマウス−スターター用のスリップオンピニオンとして後方端部に外部歯列を備え、ピニオンシャフトはワンウエイクラッチ基体に内部歯列を備えていてもよい。その他にも本発明の枠内では場合により有利には、ワンウエイクラッチとスターター装置１０の駆動シャフト２２との間でそれ自体公知のいわゆる並目ねじが軸方向のシフト歯列４０として形成されてもよい。それによりピニオンの噛み合いの際に誤った方向への不所望な回転が回避される。場合によっては既に面取りないしストッパ加工されたリングギヤ１４の歯１４ａにおける端面及び／又はピニオン１３の歯１３ａにおける端面ないしはスリップオンピニオン４２の歯４２ａにおける端面を噛み合い過程の支援に利用してもよい。トーションスプリング２５のプリロード負荷と剛性を介してパイロットギヤ４１のリセット特性と完全な噛み合い過程に必要とされる所要時間が最適化できる。また旋回ストッパにより、種々異なる実施例において、内燃機関の冷間始動時におけるピニオン駆動がトーションスプリングを介してではなく、それぞれのストッパを介して行われることが保証される。リングギヤ１４の周面速度が速い場合には、まずリングギヤの歯とピニオンの歯の間で端面側のみが接触し始め、その際に発生する衝突エネルギーがスリップを介してピニオンとリングギヤの間で交換され、それによって周面速度が等化される。この等化が完全に行われると、ピニオンは歯対間隙位置において、リングギヤ内へ押し込まれ、それが続く限りもはや押し返しされることはない。接触面にストッパ加工が施されている場合には、ピニオンがこのストッパ部分を介してリングギヤ内へ押し込まれ、ピニオンが完全に噛合う位置が達成されることを意味する。

Claims (11)

1. 自動車における内燃機関（１５）のためのスタート方法であって、
   スタートストップ装置を備え、前記スタートストップ装置のスターターモーター（１１）はワンウエイクラッチ（２３）を介してピニオン（４０）を、内燃機関（１５）の始動のために駆動し、前記ピニオンはストップフェーズの開始と共に、噛み合い装置（１２，２０）と、介在接続された噛み合いスプリング（２４）とによって、内燃機関のリングギヤ（１４）内へ軸方向で噛合される、スタート方法において、
   ストップフェーズの開始と共に、ピニオン（４０）のパイロットギヤ（４１）として構成された部材を、内燃機関（１５）の停止操作後のまだ機関停止状態に入る前に、静止状態のスターターモーター（１１）のもとで、前記ピニオン（４０）のスリップオンピニオン（４２）として構成され軸方向で隣接して設けられている部材に対しプリロードされたトーションスプリング（２５）を用いて、リングギヤ（１４）の回転方向でまだ回転しているリングギヤ（１４）へ弾性的に噛合させ、その際前記パイロットギヤ（４１）は前記スリップオンピニオン（４２）に対し、ストッパによって制限された旋回領域において、プリロードされたトーションスプリング（２５）を用いることによって内燃機関（１５）の回転しているリングギヤ（１４）の回転方向で、当該リングギヤ（１４）の周面速度が速い場合に、前記パイロットギヤ（４１）がスリップオンピニオン（４２）に対して完全に１つの歯ピッチ分だけ旋回できるように弾性的に旋回されるようにしたことを特徴とする方法。
2. 内燃機関（１５）が停止状態に入る前にクランクシャフトを、モーター制御ユニット（１９）を用いてスターターモーター（１１）により、後続の再始動に最適なスタート位置まで回転する、請求項１記載のスタート方法。
3. 前記スリップオンピニオン（４２）の前方端面側ではピニオンシャフトに対して半径方向に離間された軸方向に突出するボルト（４３）が、ピニオン（４０）の袋小路型孔部（４０ａ）内へ圧入されており、さらに前記ボルト（４３）は前記パイロットギヤ（４１）の小窓（４４）を通って突出し、該小窓（４４）の相互に対向する側はそれぞれ１つの旋回ストッパ（４４ａ、４４ｂ）を形成している、請求項１または２記載の方法。
4. 自動車における内燃機関（１５）のためのスタート装置であって、
   ピニオンシャフト（４７）上を軸方向にシフト可能なピニオン（４０）と、スタートストップ装置とを備え、前記スタートストップ装置のスターターモーター（１１）はワンウエイクラッチ（２３）を介してピニオン（４０）を、内燃機関（１５）の始動のために駆動し、前記ピニオンはストップフェーズの開始と共に、噛み合い装置（１２，２０）と、介在接続された噛み合いスプリング（２４）とによって、内燃機関のリングギヤ（１４）内へ軸方向で噛合される、スタート装置において、
   前記ピニオン（４０）が、パイロットギヤ（４１）として用いられる小さな前方部分と、スリップオンピニオン（４２）として形成された後方部分とに分割され、
   前記パイロットギヤ（４１）はスリップオンピニオン（４２）に対して、ストッパによって制限された旋回領域（ｘ）において、プリロードされたトーションスプリング（２５）を用いて、回転しているリングギヤ（１４）の回転方向で弾性的に噛合可能に構成されており、その際前記パイロットギヤ（４１）は前記スリップオンピニオン（４２）に対し、ストッパによって制限された旋回領域において、プリロードされたトーションスプリング（２５）を用いることによって内燃機関（１５）の回転しているリングギヤ（１４）の回転方向で、当該リングギヤ（１４）の周面速度が速い場合に、前記パイロットギヤ（４１）がスリップオンピニオン（４２）に対して完全に１つの歯ピッチ分だけ旋回できるように弾性的に旋回可能であることを特徴とするスタート装置。
5. 前記パイロットギヤ（４１）は静止状態においてプリロードされたトーションスプリング（２５）を用いてストッパ（４４ａ）に当接しており、それによってスリップオンピニオン（４２）が内燃機関（１５）の始動の際にパイロットギヤ（４１）を連動する、請求項４記載のスタート装置。
6. 前記トーションスプリング（２５）はコイルバネとして、パイロットギヤ（４１）に面するスリップオンピニオン（４２）端面側の孔部（４６）内にピニオンシャフト（２６）に対して同軸に挿入され、当該孔部内で前記トーションスプリングの一方の端部（２５ａ）はスリップオンピニオン（４２）にそして他方の端部（２５ｂ）はパイロットギヤ（４１）に固定されている、請求項５記載のスタート装置。
7. 前記スリップオンピニオン（４２）の前方端面側に軸方向に突出するボルト（４３）がピニオンシャフトに対して半径方向に離間されて設けられており、前記ボルト（４３）はパイロットギヤ（４１）の小窓（４４）を通って突出しており、さらに前記ボルト（４３）の自由端部には、パイロットギヤ（４１）のための軸方向ストッパ（４５）が設けられている、請求項６記載のスタート装置。
8. 前記パイロットギヤ（４１）の小窓（４４）は、周面方向において、当該小窓（４４）の相互に対向している側がそれぞれ、スリップオンピニオン（４２）に対するパイロットギヤ（４１）のための旋回ストッパ（４４ａ，４４ｂ）を形成している、請求項７記載のスタート装置。
9. 前記リングギヤ（１４）とパイロットギヤ（４１）の間の歯列の歯面の遊びが、リングギヤ（１４）とスリップオンピニオン（４２）の間の歯面の遊びよりも大きく、パイロットギヤ（４１）の平均歯幅がスリップオンピニオン（４２）の平均歯幅よりも小さい、請求項４から８いずれか１項記載のスタート装置。
10. 前記リングギヤ（１４）の歯（１４ａ）及び／又はピニオン（１３）の歯ないしはパイロットギヤ（４１）の歯が、噛み合い解除された状態において相互に対向する端面側において歯面（１３ｂ、１４ｂ）のストッパ（３５）を備えている、請求項４から９いずれか１項記載のスタート装置。
11. 前記リングギヤ（１４）の歯（１４ａ）及び／又は前記ピニオン（４０）ないしパイロットギヤ（４１）の歯が少なくとも歯先領域においてストッパ加工された端面側を有している、請求項４から１０いずれか１項記載のスタート装置。

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