JP6272063B2

JP6272063B2 - 伝動システム

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Publication number: JP6272063B2
Application number: JP2014020159A
Authority: JP
Inventors: 智章中野; 野口　仁志; 仁志野口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: JP2015147454A

Description

本発明は、特定補機と内燃機関との間で動力を伝達する伝動システムに関する。

従来、ベルト等の無端伝動部材を用い、特定補機と内燃機関との間で動力を相互に伝達する伝動システムが知られている。例えば特許文献１の伝動システムでは、特定補機は、スタータとして力行作動することにより、車両の内燃機関を始動させる。また、特定補機は、力行作動し動力を内燃機関に伝達することにより、内燃機関の回転をアシストする。また、特定補機は、内燃機関により回転させられて回生作動することにより、発電可能である。

特許第３６５２１７７号公報

一般に、特定補機等の電動機は、低トルクを出力するよう力行作動するとき、出力に対する損失の割合が大きいため、効率が低下する。そのため、低トルクを出力する特定補機の力行作動を所定期間以上継続すると、特定補機の消費電力が増大する。
特許文献１の伝動システムでは、特定補機による内燃機関の始動時は、特定補機に要求される要求トルクが大きいため、特定補機を高効率で作動させることができると考えられる。しかしながら、特定補機による内燃機関のアシスト時は、運転者の要求、車両の走行状態および内燃機関の運転状態等によっては特定補機に要求される要求トルクが小さくなる場合があるため、特定補機の効率が低下し、特定補機の消費電力が増大するおそれがある。

また、特許文献１の伝動システムは、無端伝動部材の特定補機プーリに対し一方側または他方側に当接しながら回転可能、かつ、内燃機関に対し相対移動可能なテンショナプーリを有し、テンショナプーリが内燃機関に対し相対移動することで無端伝動部材の張力を調整可能なオートテンショナを備えている。ここで、内燃機関のアシスト時等、特定補機を力行作動させると、特定補機から出力されるトルクが、テンショナプーリを内燃機関に対し相対移動させるために使われ、特定補機の消費電力がさらに増大するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、力行作動する特定補機の消費電力を低減可能な伝動システムを提供することにある。

本発明は、力行作動または回生作動可能な特定補機と内燃機関との間で動力を伝達する伝動システムであって、駆動プーリと特定補機プーリと無端伝動部材と制御部と第１オートテンショナとを備えている。
駆動プーリは、内燃機関の駆動軸に取り付けられ、駆動軸とともに回転する。特定補機プーリは、特定補機の軸である特定補機軸に取り付けられ、特定補機軸とともに回転する。無端伝動部材は、駆動プーリおよび特定補機プーリに掛け回され、駆動プーリおよび特定補機プーリとともに回転する。

制御部は、特定補機の作動を制御可能である。制御部は、要求トルク算出手段、定常作動制御手段、および、間欠作動制御手段を有している。要求トルク算出手段は、特定補機から出力されるべきトルクである要求トルクを算出する。定常作動制御手段は、特定補機を力行作動させることにより特定補機から出力されるトルクである定常作動トルクが前記要求トルクとなるよう特定補機を制御する。間欠作動制御手段は、「特定補機を力行作動させ、前記要求トルクより大きなトルクが出力されるよう特定補機を制御する高トルク作動制御」と「特定補機が停止するよう特定補機を制御する停止制御」とを所定期間内で交互に繰り返し、前記所定期間において特定補機から出力されるトルクの平均が前記要求トルクとなるよう特定補機を制御する。

一般に、特定補機等の電動機は、低トルクを出力するよう力行作動する場合、効率が低いため、消費電力が増大する。一方、特定補機は、高トルクを出力するよう力行作動する場合、効率が高いため、消費電力は小さくなる。本発明では、制御部は、定常作動制御手段に加え、間欠作動制御手段を有している。例えば要求トルクが小さい、すなわち、低トルクのとき、間欠作動制御手段により特定補機を制御すれば、特定補機の消費電力を抑えつつ、特定補機から要求トルクを出力することができる。この場合、定常作動制御手段により特定補機を制御し要求トルクを出力するのと比べ、特定補機の消費電力を小さくすることができる。
第１オートテンショナは、無端伝動部材の回転方向において特定補機プーリに対し上流側となる無端伝動部材の部位のうち特定補機プーリと駆動プーリとの間に当接しながら回転可能、かつ、内燃機関に対し所定の相対移動可能範囲において相対移動可能な第１テンショナプーリを有し、第１テンショナプーリが内燃機関に対し相対移動することで無端伝動部材の張力を調整可能である。
また、間欠作動制御手段は、無端伝動部材の回転方向において特定補機プーリに対し上流側となる無端伝動部材の部位の張力が増大する期間、または、内燃機関の気筒毎の燃焼トルクが発生していない期間に、特定補機がトルクを出力するよう高トルク作動制御を行い、無端伝動部材の回転方向において特定補機プーリに対し上流側となる無端伝動部材の部位の張力が低下する期間、または、内燃機関の気筒毎の燃焼トルクが発生している期間に、特定補機がトルクを出力しないよう停止制御を行う。

本発明の一実施形態による伝動システムを示す模式図。特定補機の負荷率と損失との関係を示す特性図。特定補機の出力トルクと効率および電流との関係を示す特性図。本発明の一実施形態による伝動システムにより定常作動制御または間欠作動制御を行ったときの時間の経過に伴うトルク指令値の変化を示す図。（Ａ）は駆動軸から出力される燃焼トルクとクランク角との関係を示す図、（Ｂ）は第１オートテンショナの揺動角とクランク角との関係を示す図。特定補機に流れる電流の時間の経過に伴う変化を示す図。特定補機を定常作動制御または間欠作動制御したときの出力と効率との関係を示す図。本発明の一実施形態の伝動システムによる特定補機の制御に関する一連の処理を示すフロー図。特定補機を定常作動制御または間欠作動制御したときの特定補機に流れる電流およびトルク指令値の時間の経過に伴う変化を示す図。特定補機を定常作動制御または間欠作動制御したときの特定補機および内燃機関の回転数の時間の経過に伴う変化を示す図。

以下、本発明の実施形態による伝動システムを図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による伝動システムを図１に示す。伝動システム１は、図示しない車両に搭載される内燃機関（以下、「エンジン」という）２と特定補機１１との間で動力を伝達する。また、伝動システム１は、エンジン２および特定補機１１の動力を特定補機１１以外の補機１３、１５、１７に伝達する。なお、エンジン２は、例えばガソリンを燃料として駆動する４気筒エンジンである。

図１に示すように、伝動システム１は、エンジン２に設けられる。伝動システム１は、駆動プーリ４、特定補機プーリ５、補機プーリ６、７、８、無端伝動部材としてのベルト９、第１オートテンショナ２０、第２オートテンショナ３０、および、制御部としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０等を備えている。

駆動プーリ４は、円板状に形成され、中心部がエンジン２の駆動軸３に接続されるようにして取り付けられている。これにより、駆動プーリ４は、駆動軸３とともに回転可能である。特定補機プーリ５は、円板状に形成され、中心部が特定補機１１の軸である特定補機軸１２に接続されるようにして取り付けられている。これにより、特定補機プーリ５は、特定補機軸１２とともに回転可能である。補機プーリ６、７、８は、それぞれ、円板状に形成され、中心部が補機１３、１５、１７の軸１４、１６、１８に接続するようにして取り付けられている。これにより、補機プーリ６、７、８は、それぞれ、軸１４、１６、１８とともに回転可能である。

駆動軸３の駆動プーリ４とは反対側は、例えば、図示しないクラッチ手段を経由して、駆動対象としての変速機の入力軸に接続されている。変速機の出力軸は、図示しないデフを経由して車軸に接続されている。そのため、クラッチ手段により駆動軸３と変速機の入力軸とが接続されると、駆動軸３の回転は、出力軸、デフおよび車軸を経由して、車軸の両端に設けられた駆動輪に伝達する。これにより、車両が走行する。

ベルト９は、例えばゴムおよびワイヤー等により、端部を有しない環状に形成されている。ベルト９は、外力が作用すると弾性変形し伸縮する。ベルト９は、駆動プーリ４、特定補機プーリ５、補機プーリ６、７、８に掛け回されるようにして設けられている。これにより、例えば駆動プーリ４が回転すると、当該回転が補機プーリ８、７、６、特定補機プーリ５に伝達し、補機プーリ８、７、６、特定補機プーリ５が回転する。すなわち、各プーリの回転は、ベルト９を経由して他のプーリに伝達する。本実施形態では、エンジン２の通常運転時、駆動軸３、すなわち、駆動プーリ４の回転方向は、図１において時計回り方向である。よって、ベルト９および各プーリも時計回り方向に回転する。なお、本実施形態では、時計回り方向の回転を「正回転」、反時計回り方向の回転を「逆回転」という。

特定補機１１は、電力が供給されることにより特定補機軸１２が回転駆動（力行作動）し、特定補機軸１２にトルクが入力されることで発電（回生作動）するモータジェネレータとして機能する。
特定補機１１は、例えば、エンジン２が停止しているとき、回転駆動（力行作動）することにより駆動プーリ４を回転させ、すなわち、エンジン２をクランキングし、エンジン２を始動させることができる。ここで、特定補機１１は、スタータとして機能する。

また、特定補機１１は、例えば、エンジン２の運転時、すなわち、ベルト９が回転しているとき、回転駆動（力行作動）することにより駆動プーリ４をさらに回転させ、駆動軸３（エンジン２）の回転をアシストする。ここで、特定補機１１は、アシストモータとして機能する。

一方、特定補機１１は、例えば、エンジン２の運転時、すなわち、ベルト９が回転しているとき、特定補機プーリ５にトルクが入力されることにより発電（回生作動）する。ここで、特定補機１１は、ジェネレータ（発電機）として機能する。
このように、本実施形態では、特定補機１１は、複数の機能を統合した補機、例えばＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。

本実施形態では、特定補機１１は、例えば３相ブラシレスモータ（電動機）である。図２に、特定補機１１の負荷率と損失との関係を示す。図２に示すように、機械損および鉄損は負荷率にかかわらず一定であるものの、漂遊負荷損および銅損は、負荷率が大きくなるほど大きくなる。そのため、特定補機１１は、低負荷時、すなわち、低トルクを出力するよう力行作動するとき、出力に対する損失の割合が大きいため、効率が低下する（図３参照）。よって、低トルクを出力する特定補機１１の力行作動を所定期間以上継続した場合、特定補機１１の消費電力が増大する。

補機１３、１５、１７は、それぞれ、例えば空調用コンプレッサ、ウォーターポンプ、パワステポンプ等であって、軸１４、１６、１８にトルクが入力されることにより駆動する。つまり、補機１３、１５、１７は、ベルト９が回転すると駆動する。

伝動システム１では、特定補機１１の作動によって、ベルト９の最緩み位置（最も張力が小さい位置）が変化する。例えば、エンジン２の始動時またはアシスト時、すなわち、特定補機１１の力行作動時、ベルト９の最緩み位置は、特定補機プーリ５と補機プーリ６との間になる。一方、特定補機１１の発電時、すなわち、特定補機１１の回生作動時、ベルト９の最緩み位置は、駆動プーリ４と特定補機プーリ５との間になる。また、特定補機１１の作動、および、エンジン２の駆動軸３の回転状態等により、ベルト９の張力が変化する。

図１に示すように、第１オートテンショナ２０は、第１テンショナプーリ２１、アーム２２、軸部２３、２４、ベース２５、付勢手段２６、ストッパ２７等を有している。
第１テンショナプーリ２１は、円板状に形成され、ベルト９の特定補機プーリ５に対し一方側、すなわち、ベルト９の特定補機プーリ５と駆動プーリ４との間に当接可能に設けられている。

アーム２２は、長尺状に形成されている。軸部２３は、アーム２２の一端に設けられている。軸部２３は、例えばエンジン２の壁面に固定されるベース２５に設けられ、アーム２２の一端を軸受けする。これにより、アーム２２は、軸部２３を中心にエンジン２に対し相対回転可能である。軸部２４は、アーム２２の他端に設けられている。軸部２４は、第１テンショナプーリ２１の中心を回転可能に支持している。この構成により、第１テンショナプーリ２１は、ベルト９の特定補機プーリ５に対し一方側に当接しながら回転可能、かつ、軸部２３を中心にエンジン２に対しｘ１方向またはｙ１方向に相対移動（回転）可能に設けられる。アーム２２が軸部２３を中心に回転し、第１テンショナプーリ２１のエンジン２に対する相対位置が変化すると、ベルト９の特定補機プーリ５に対し一方側の張力が変化する。
ベース２５は、軸部２３が中央に位置するよう、エンジン２の壁面に固定される。これにより、ベース２５とアーム２２の一端とは、相対回転可能である。

付勢手段２６は、ベース２５とアーム２２の一端との間に設けられている。付勢手段２６は、例えばコイルスプリングであり、一端がベース２５に接続され、他端がアーム２２の一端に接続されている。付勢手段２６は、ベース２５とアーム２２との相対回転、すなわち、ねじり方向の回転に抗する力を有している。本実施形態では、付勢手段２６は、ベルト９の張力が増大する方向（図１に示すｘ１方向）に第１テンショナプーリ２１を付勢している。

上記構成により、第１オートテンショナ２０は、第１テンショナプーリ２１がエンジン２に対しｘ１方向またはｙ１方向に相対移動することでベルト９の張力を調整可能である。第１オートテンショナ２０により、例えば、特定補機１１が回生作動するときのベルト９の駆動プーリ４と特定補機プーリ５との間の緩みを解消することができる。

ストッパ２７は、ベース２５に形成されている。アーム２２は、ベース２５に対しｘ１方向またはｙ１方向に回転したとき、一端の一部がストッパ２７に当接する。アーム２２の一端の一部とストッパ２７とが当接したとき、アーム２２は、ｘ１方向またはｙ１方向へのさらなる回転が規制される。ここで、アーム２２が一端を中心にエンジン２に対し相対回転、すなわち、揺動するときのアーム２２のエンジン２に対する角度を第１オートテンショナ２０の揺動角という。ストッパ２７により、第１オートテンショナ２０は、所定の角度範囲（揺動角範囲）でｘ１方向またはｙ１方向に揺動可能である。

第２オートテンショナ３０は、第２テンショナプーリ３１、アーム３２、軸部３３、３４、付勢手段３５、ベース３６、ストッパ３７等を有している。
第２テンショナプーリ３１は、第１テンショナプーリ２１と同様、円板状に形成されている。第２テンショナプーリ３１は、ベルト９の特定補機プーリ５に対し他方側、すなわち、ベルト９の特定補機プーリ５と補機プーリ６との間に当接可能に設けられている。

アーム３２は、アーム２２と同様、長尺状に形成されている。軸部３３は、アーム３２の一端に設けられている。軸部３３は、例えばエンジン２の壁面に固定されるベース３５に設けられ、アーム３２の一端を軸受けする。これにより、アーム３２は、軸部３３を中心にエンジン２に対し相対回転可能である。軸部３４は、アーム３２の他端に設けられている。軸部３４は、第２テンショナプーリ３１の中心を回転可能に支持している。この構成により、第２テンショナプーリ３１は、ベルト９の特定補機プーリ５に対し他方側に当接しながら回転可能、かつ、軸部３３を中心にエンジン２に対しｘ２方向またはｙ２方向に相対移動（回転）可能に設けられる。アーム３２が軸部３３を中心に回転し、第２テンショナプーリ３１のエンジン２に対する相対位置が変化すると、ベルト９の特定補機プーリ５と補機プーリ６との間の張力が変化する。
ベース３５は、軸部３３が中央に位置するよう、エンジン２の壁面に固定される。これにより、ベース３５とアーム３２の一端とは、相対回転可能である。

付勢手段３６は、ベース３５とアーム３２の一端との間に設けられている。付勢手段３６は、付勢手段２６と同様、例えばコイルスプリングであり、一端がベース３５に接続され、他端がアーム３２の一端に接続されている。付勢手段３６は、ベース３５とアーム３２との相対回転、すなわち、ねじり方向の回転に抗する力を有している。本実施形態では、付勢手段３６は、ベルト９の張力が増大する方向（図１に示すｘ２方向）に第２テンショナプーリ３１を付勢している。

上記構成により、第２オートテンショナ３０は、第２テンショナプーリ３１がエンジン２に対しｘ２方向またはｙ２方向に相対移動することでベルト９の張力を調整可能である。第２オートテンショナ３０により、例えば、特定補機１１が力行作動するときのベルト９の特定補機プーリ５と補機プーリ６との間の緩みを解消することができる。

ストッパ３７は、ベース３５に形成されている。アーム３２は、ベース３５に対しｘ２方向またはｙ２方向に回転したとき、一端の一部がストッパ３７に当接する。アーム３２の一端の一部とストッパ３７とが当接したとき、アーム３２は、ｘ２方向またはｙ２方向へのさらなる回転が規制される。ここで、アーム３２が一端を中心にエンジン２に対し相対回転、すなわち、揺動するときのアーム３２のエンジン２に対する角度を第２オートテンショナ３０の揺動角という。ストッパ３７により、第２オートテンショナ３０は、所定の角度範囲（揺動角範囲）でｘ２方向またはｙ２方向に揺動可能である。

ここで、第１テンショナプーリ２１は、特許請求の範囲における「無端伝動部材の特定補機プーリに対し一方側に当接しながら回転可能、かつ、内燃機関に対し相対移動可能なテンショナプーリ」に対応している。また、第２テンショナプーリ３１は、特許請求の範囲における「無端伝動部材の特定補機プーリに対し他方側に当接しながら回転可能、かつ、内燃機関に対し相対移動可能なテンショナプーリ」に対応している。また、第１オートテンショナ２０および第２オートテンショナ３０は、それぞれ、特許請求の範囲における「オートテンショナ」に対応している。

ＥＣＵ５０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ、ならびに、入出力手段等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ５０は、車両の各部に取り付けられた各種センサからの信号等に基づき、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従い処理を行い、車両の各種装置等の作動を制御することで車両を統合的に制御する。

本実施形態では、エンジン２に回転位置センサ６１が設けられている。回転位置センサ６１は、駆動軸３の回転位置を検出し、検出した回転位置に対応する信号をＥＣＵ５０に出力する。ＥＣＵ５０は、回転位置センサ６１からの信号に基づき、駆動軸３の回転角および回転数を算出し、クランク角（クランク位置）や上死点、エンジン２の回転数等を算出することができる。

また、本実施形態では、図示しないアクセルペダルにアクセルセンサ６２が設けられている。アクセルセンサ６２は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出した踏み込み量に対応する信号をＥＣＵ５０に出力する。これにより、ＥＣＵ５０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を検出可能である。
また、本実施形態では、車両に車速センサ６３が設けられている。車速センサ６３は、車両の走行速度、すなわち、車速に対応する信号をＥＣＵ５０に出力する。これにより、ＥＣＵ５０は、車速を検出可能である。

ＥＣＵ５０は、上述の回転位置センサ６１、アクセルセンサ６２および車速センサ６３を含む各種センサからの信号等に基づき、特定補機１１や空調用コンプレッサ等の作動を制御する。
ＥＣＵ５０は、図示しない駆動回路を有している。ＥＣＵ５０が駆動回路にトルク指令値を印加すると、当該トルク指令値に応じた電流が特定補機１１に流れ、特定補機１１が力行作動する。

ＥＣＵ５０は、各種センサからの信号等に基づき、「エンジン２の始動要求が発生した（エンジン２の始動条件が成立した）」と判断すると、特定補機１１を力行作動させることによりベルト９を経由して駆動プーリ４（駆動軸３）を回転させ、エンジン２をクランキングする。これにより、エンジン２が始動する。

また、ＥＣＵ５０は、各種センサからの信号等に基づき、「エンジン２のアシスト要求が発生した」と判断すると、特定補機１１を力行作動させることによりベルト９を経由して駆動プーリ４（駆動軸３）を回転させ、エンジン２の回転をアシストする。
ＥＣＵ５０は、機能的な構成として要求トルク算出手段５１、定常作動制御手段５２および間欠作動制御手段５３を有している。

要求トルク算出手段５１は、エンジン２の始動時およびアシスト時、特定補機１１から出力されるべきトルクである要求トルクを算出する。本実施形態では、要求トルク算出手段５１は、例えば回転位置センサ６１、アクセルセンサ６２および車速センサ６３等からの信号に基づき算出した車両の走行状態やエンジン２の運転状態、空調用コンプレッサの作動状態等に基づき、要求トルクを算出する。

また、定常作動制御手段５２は、特定補機１１を「所定の期間である第１所定期間Ｔ１」中、常に力行作動させることにより特定補機１１から出力されるトルクである定常作動トルクが前記要求トルクとなるよう特定補機１１を制御する（図４に示す破線参照）。
また、間欠作動制御手段５３は、「特定補機１１を力行作動させ、前記要求トルクより大きなトルクが出力されるよう特定補機１１を制御する高トルク作動制御」と「特定補機１１が停止するよう特定補機１１を制御する停止制御」とを「所定の期間である第２所定期間Ｔ２」内で交互に繰り返し、特定補機１１から出力されるトルクの平均が前記要求トルクとなるよう特定補機１１を制御する（図４に示す実線参照）。

ところで、エンジン２の各気筒で燃料が燃焼するとき（燃焼期間）、駆動軸３から燃焼トルクが出力される。本実施形態では、エンジン２は４気筒エンジンであり、各気筒における燃料の燃焼タイミングが異なるため、駆動軸３から出力される燃焼トルクは変動する（図５（Ａ）参照）。本実施形態では、エンジン２の気筒毎の燃焼トルクが生じていない期間（非燃焼期間）、ベルト９の特定補機プーリ５と駆動プーリ４との間の張力が増大する。そのため、特定補機１１が力行作動していない場合、第１オートテンショナ２０の揺動角は、図５（Ｂ）に示す破線のとおりとなる。ここで、第１オートテンショナ２０の揺動角は、燃焼期間においては揺動角範囲のｘ１方向側端部の角度となるものの、非燃焼期間においては揺動角範囲のｙ１方向側端部の角度に達しない。よって、非燃焼期間に特定補機１１を力行作動させた場合、特定補機１１から出力されるトルクは、第１テンショナプーリ２１をエンジン２に対しｙ１方向に相対移動させるために使われる。

本実施形態では、間欠作動制御手段５３は、ベルト９の回転方向において特定補機プーリ５に対し上流側（本実施形態では、特定補機プーリ５と駆動プーリ４との間）の張力が増大する期間に特定補機１１がトルクを出力するよう高トルク作動制御を行う。

つまり、間欠作動制御手段５３は、エンジン２の気筒毎の燃焼トルクが生じていない期間（非燃焼期間）に特定補機１１がトルクを出力するよう高トルク作動制御を行う。この場合の第１オートテンショナ２０の揺動角は、図５（Ｂ）に示す実線のとおりとなる。ここで、第１オートテンショナ２０の揺動角は、燃焼期間において揺動角範囲のｘ１方向側端部の角度となり、非燃焼期間においては揺動角範囲のｙ１方向側端部の角度になる。すなわち、第１オートテンショナ２０は、非燃焼期間においてアーム２２の一端の一部がストッパ２７に当接し、ｙ１方向の揺動が規制される。よって、非燃焼期間に特定補機１１を力行作動させた場合、特定補機１１から出力されるトルクは、駆動軸３を回転させるために使われる。

なお、図６に示すように、ＥＣＵ５０が駆動回路にトルク指令値を印加した後、遅れて特定補機１１に電流が流れ特定補機１１が力行作動するため、トルク指令値の印加期間と上記非燃焼期間とは一致しない。上述のように、本実施形態では、間欠作動制御手段５３は、非燃焼期間に特定補機１１がトルクを出力するよう特定補機１１を制御する。

また、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、前記要求トルクが「所定のトルク値である所定要求トルク値」以上の場合、定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御し、前記要求トルクが所定要求トルク値より小さい場合、間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御する。ここで、本実施形態では、所定要求トルク値は、例えばトルク変動による回転変動等ドライバビリティに基づき設定されている。

また、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、「前記要求トルクが出力されるよう定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」が「前記要求トルクが出力されるよう間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」より低いと判断したとき、間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御する。ここで、本実施形態では、「前記要求トルクが出力されるよう定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」と「前記要求トルクが出力されるよう間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」とを事前にマップ等で設定しておくことにより、効率の大小関係を判断する（図７参照）。

次に、本実施形態のＥＣＵ５０による特定補機１１の制御について図８に基づき説明する。
図８は、ＥＣＵ５０による特定補機１１の制御に関する一連の処理を示すフロー図である。図８に示す一連の処理Ｓ１００は、例えば車両のイグニッションキーがオンされることにより開始される。

Ｓ１０１では、ＥＣＵ５０は、各種センサからの信号等に基づき、特定補機１１の力行作動が必要か否かを判断する。ここで、特定補機１１の力行作動が必要な場合とは、エンジン２の始動時またはアシスト時等である。特定補機１１の力行作動が必要であると判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、処理はＳ１０２へ移行する。一方、特定補機１１の力行作動は必要でないと判断した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、処理は一連の処理Ｓ１００を抜ける。
Ｓ１０２では、ＥＣＵ５０（要求トルク算出手段５１）は、特定補機１１から出力されるべきトルクである要求トルクを算出する。Ｓ１０２の後、処理はＳ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ５０は、Ｓ１０２で算出した要求トルクが所定要求トルク値より小さいか否かを判断する。算出した要求トルクは所定要求トルク値より小さいと判断した場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、処理はＳ１０４へ移行する。一方、算出した要求トルクは所定要求トルク値以上であると判断した場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、処理はＳ１０６へ移行する。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ５０は、「Ｓ１０２で算出した要求トルクが出力されるよう定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」が「Ｓ１０２で算出した要求トルクが出力されるよう間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」より低いか否かを判断する。「Ｓ１０２で算出した要求トルクが出力されるよう定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」は「Ｓ１０２で算出した要求トルクが出力されるよう間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」より低いと判断した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、処理はＳ１０５へ移行する。一方、「Ｓ１０２で算出した要求トルクが出力されるよう定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」は「Ｓ１０２で算出した要求トルクが出力されるよう間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」以上であると判断した場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理はＳ１０６へ移行する。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ５０（間欠作動制御手段５３）は、特定補機１１を制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、高トルク作動制御と停止制御とを第２所定期間Ｔ２内で交互に繰り返し、特定補機１１から出力されるトルクの平均が、Ｓ１０２で算出した要求トルクとなるよう特定補機１１を制御する。より具体的には、ＥＣＵ５０は、駆動回路に印加するトルク指令値と印加期間とを回転数毎のマップに基づき算出し、算出したトルク指令値を印加期間毎に駆動回路に印加する。

各気筒の燃焼期間および非燃焼期間は駆動軸３の角度、すなわち、クランク角に対応しているため、本実施形態では、トルク指令値の印加期間の始期および終期は、クランク角に対応して設定される。
Ｓ１０５の処理により、特定補機１１には図６に示すような電流が流れ、特定補機１１が間欠作動する。これにより、エンジン２がアシストまたは始動される。Ｓ１０５の後、処理は一連の処理Ｓ１００を抜ける。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ５０（定常作動制御手段５２）は、特定補機１１を制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、特定補機１１を第１所定期間Ｔ１中、常に力行作動させることにより特定補機１１から出力されるトルクである定常作動トルクが、Ｓ１０２で算出した要求トルクとなるよう特定補機１１を制御する。より具体的には、ＥＣＵ５０は、要求トルクに対応するトルク指令値を第１所定期間Ｔ１、駆動回路に印加する。
Ｓ１０６の処理により、要求トルクが出力されるよう特定補機１１が定常作動する。これにより、エンジン２が始動またはアシストされる。Ｓ１０６の後、処理は一連の処理Ｓ１００を抜ける。

Ｓ１０１、Ｓ１０５、Ｓ１０６の後、一連の処理Ｓ１００を抜けたとき、イグニッションキーがオンの状態の場合、再びＳ１００が開始される。すなわち、Ｓ１００は、イグニッションキーがオンの間、繰り返し実行される処理である。

次に、本実施形態の伝動システム１が奏する効果について図９、１０に基づき説明する。
図９は、特定補機１１を期間ｔ１で定常作動制御を行い、期間ｔ２で間欠作動制御を行った場合の実験結果（トルク指令値、特定補機１１に流れる電流値）を示すものである。図１０は、特定補機１１を期間ｔ３で定常作動制御を行い、期間ｔ４で間欠作動制御を行った場合の実験結果（特定補機１１およびエンジン２の回転数の変化）を示すものである。なお、ここでは、特定補機１１から比較的小さなトルク（例えば３Ｎ・ｍ）が出力されるよう定常作動制御または間欠作動制御を行った場合の結果を示している。

図９に示すように、間欠作動制御時（期間ｔ２）に特定補機１１に流れる電流の平均値は、定常作動制御時（期間ｔ１）に特定補機１１に流れる電流の平均値から低減することがわかる。つまり、低トルクを出力するよう間欠作動制御を行った場合、特定補機１１の消費電力を低減できることがわかる。

また、図１０に示すように、エンジン２の回転数の変動に関し、定常作動制御時（期間ｔ３）と間欠作動制御時（期間ｔ４）とで差異は認められないため、間欠作動制御によるエンジン２への影響は小さく、低トルクを出力するよう間欠作動制御を行った場合、定常作動制御時と同様、ドライバビリティは良好に保たれることがわかる。

以上説明したように、（１）本実施形態では、駆動プーリ４は、エンジン２の駆動軸３に取り付けられ、駆動軸３とともに回転する。特定補機プーリ５は、特定補機１１の軸である特定補機軸１２に取り付けられ、特定補機軸１２とともに回転する。ベルト９は、駆動プーリ４および特定補機プーリ５に掛け回され、駆動プーリ４および特定補機プーリ５とともに回転する。

ＥＣＵ５０は、特定補機１１の作動を制御可能である。ＥＣＵ５０は、要求トルク算出手段５１、定常作動制御手段５２、および、間欠作動制御手段５３を有している。要求トルク算出手段５１は、特定補機１１から出力されるべきトルクである要求トルクを算出する。定常作動制御手段５２は、特定補機１１を「所定の期間である第１所定期間Ｔ１」中、常に力行作動させることにより特定補機１１から出力されるトルクである定常作動トルクが前記要求トルクとなるよう特定補機１１を制御する。間欠作動制御手段５３は、「特定補機１１を力行作動させ、前記要求トルクより大きなトルクが出力されるよう特定補機１１を制御する高トルク作動制御」と「特定補機１１が停止するよう特定補機１１を制御する停止制御」とを「所定の期間である第２所定期間Ｔ２」内で交互に繰り返し、特定補機１１から出力されるトルクの平均が前記要求トルクとなるよう特定補機１１を制御する。

一般に、特定補機１１等の電動機は、低トルクを出力するよう力行作動する場合、効率が低いため、消費電力が増大する。一方、特定補機１１は、高トルクを出力するよう力行作動する場合、効率が高いため、消費電力は小さくなる。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、定常作動制御手段５２に加え、間欠作動制御手段５３を有している。例えば要求トルクが小さい、すなわち、低トルクのとき、間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御すれば、特定補機１１の消費電力を抑えつつ、特定補機１１から要求トルクを出力することができる。この場合、定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御し要求トルクを出力するのと比べ、特定補機１１の消費電力を小さくすることができる。

また、（２）本実施形態では、第１オートテンショナ２０および第２オートテンショナ３０を備えている。第１オートテンショナ２０は、ベルト９の特定補機プーリ５に対し一方側に当接しながら回転可能、かつ、エンジン２に対し相対移動可能な第１テンショナプーリ２１を有し、第１テンショナプーリ２１がエンジン２に対し相対移動することでベルト９の張力を調整可能である。第２オートテンショナ３０は、ベルト９の特定補機プーリ５に対し他方側に当接しながら回転可能、かつ、エンジン２に対し相対移動可能な第２テンショナプーリ３１を有し、第２テンショナプーリ３１がエンジン２に対し相対移動することでベルト９の張力を調整可能である。

また、（３）本実施形態では、間欠作動制御手段５３は、ベルト９の回転方向において特定補機プーリ５に対し上流側の張力が増大する期間に特定補機１１がトルクを出力するよう高トルク作動制御を行う。これにより、特定補機１１から駆動軸３に対しトルクを効率的に伝達することができ、特定補機１１の消費電力をより低減することができる。

また、（４）本実施形態では、間欠作動制御手段５３は、エンジン２の気筒毎の燃焼トルクが発生していない期間に特定補機１１がトルクを出力するよう高トルク作動制御を行う。これにより、特定補機１１から駆動軸３に対しトルクを効率的に伝達することができ、特定補機１１の消費電力をさらに低減することができる。

なお、本実施形態では、第１オートテンショナ２０を備えているが、上述のように、ベルト９の回転方向において特定補機プーリ５に対し上流側の張力が増大する期間、または、エンジン２の気筒毎の燃焼トルクが発生していない期間に特定補機１１がトルクを出力するよう高トルク作動制御を行うことにより、特定補機１１から出力されるトルクが、第１テンショナプーリ２１をエンジン２に対し相対移動させるために使われるのを抑制することができる。よって、特定補機１１の消費電力を低減することができる。

また、（５）本実施形態では、ＥＣＵ５０は、要求トルクが「所定のトルク値である所定要求トルク値」以上の場合、定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御し、前記要求トルクが前記所定要求トルク値より小さい場合、間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御する。すなわち、本実施形態では、要求トルクが小さいとき（低トルクのとき）、間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御する。このように、要求トルクが小さいか否かに着目して間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御することにより、特定補機１１の消費電力をより低減することができる。

また、（６）本実施形態では、ＥＣＵ５０は、「要求トルクが出力されるよう定常作動制御手段５２により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」が「要求トルクが出力されるよう間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御した場合の特定補機１１の効率」より低いと判断したとき、間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御する。このように、特定補機１１の効率に着目して間欠作動制御手段５３により特定補機１１を制御することにより、特定補機１１の消費電力をさらに低減することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、特定補機を駆動する駆動回路に対するトルク指令値の印加期間の始期および終期を、クランク角に対応して設定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、トルク指令値の印加期間の始期および終期は、処理開始後の経過時間に基づき設定することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、所定要求トルク値を、トルク変動による回転変動等ドライバビリティに基づき設定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、所定要求トルク値は、例えば特定補機の効率に基づき設定することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第１オートテンショナ２０または第２オートテンショナ３０のいずれか一方のみ備える構成としてもよい。また、第１オートテンショナ２０および第２オートテンショナ３０のいずれも備えない構成としてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、間欠作動制御手段は、無端伝動部材の回転方向において特定補機プーリに対し上流側の張力が低減する期間に特定補機がトルクを出力するよう高トルク作動制御を行うこととしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、間欠作動制御手段は、内燃機関の気筒毎の燃焼トルクが発生している期間に特定補機がトルクを出力するよう高トルク作動制御を行うこととしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、制御部は、要求トルクの値にかかわらず、定常作動制御手段または間欠作動制御手段を選択し、選択した制御手段により特定補機を制御することとしてもよい。よって、例えば要求トルクの値が比較的大きい内燃機関の始動時等に間欠作動制御手段により特定補機を制御することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、制御部は、特定補機の効率にかかわらず、定常作動制御手段または間欠作動制御手段を選択し、選択した制御手段により特定補機を制御することとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、その他補機、および、補機プーリは、それぞれ、３個に限らず、いくつ設けられていてもよい。また、その他補機、および、補機プーリを設けない構成としてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、無端伝動部材として、ゴム製のベルトの代わりに、例えば金属製のチェーン等を採用してもよい。
また、上述の実施形態では、ブラシレスモータを特定補機として採用する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えばブラシ付きモータ等、他の電動機を特定補機として採用することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、車両の変速機を、内燃機関の駆動軸の回転の出力先、すなわち、内燃機関の駆動対象とする例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば、車両以外のその他乗り物の変速機、または、回転が入力されることにより駆動するその他装置等を内燃機関の駆動対象としてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１・・・・伝動システム
２・・・・エンジン（内燃機関）
３・・・・駆動軸
４・・・・駆動プーリ
５・・・・特定補機プーリ
９・・・・ベルト（無端伝動部材）
１１・・・特定補機
１２・・・特定補機軸
５０・・・ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御部）
５１・・・要求トルク算出手段
５２・・・定常作動制御手段
５３・・・間欠作動制御手段

Claims

力行作動または回生作動可能な特定補機（１１）と内燃機関（２）との間で動力を伝達する伝動システム（１）であって、
前記内燃機関の駆動軸（３）に取り付けられ、前記駆動軸とともに回転する駆動プーリ（４）と、
前記特定補機の軸である特定補機軸（１２）に取り付けられ、前記特定補機軸とともに回転する特定補機プーリ（５）と、
前記駆動プーリおよび前記特定補機プーリに掛け回され、前記駆動プーリおよび前記特定補機プーリとともに回転する無端伝動部材（９）と、
前記特定補機の作動を制御可能な制御部（５０）と、
前記無端伝動部材の回転方向において前記特定補機プーリに対し上流側となる前記無端伝動部材の部位のうち前記特定補機プーリと前記駆動プーリとの間に当接しながら回転可能、かつ、前記内燃機関に対し所定の相対移動可能範囲において相対移動可能な第１テンショナプーリ（２１）を有し、前記第１テンショナプーリが前記内燃機関に対し相対移動することで前記無端伝動部材の張力を調整可能な第１オートテンショナ（２０）と、を備え、
前記制御部は、
前記特定補機から出力されるべきトルクである要求トルクを算出する要求トルク算出手段（５１）、
前記特定補機を力行作動させることにより前記特定補機から出力されるトルクである定常作動トルクが前記要求トルクとなるよう前記特定補機を制御する定常作動制御手段（５２）、および、
「前記特定補機を力行作動させ、前記要求トルクより大きなトルクが出力されるよう前記特定補機を制御する高トルク作動制御」と「前記特定補機が停止するよう前記特定補機を制御する停止制御」とを所定期間内で交互に繰り返し、前記所定期間において前記特定補機から出力されるトルクの平均が前記要求トルクとなるよう前記特定補機を制御する間欠作動制御手段（５３）を有し、
前記間欠作動制御手段は、
前記無端伝動部材の回転方向において前記特定補機プーリに対し上流側となる前記無端伝動部材の部位の張力が増大する期間、または、前記内燃機関の気筒毎の燃焼トルクが発生していない期間に、前記特定補機がトルクを出力するよう前記高トルク作動制御を行い、
前記無端伝動部材の回転方向において前記特定補機プーリに対し上流側となる前記無端伝動部材の部位の張力が低下する期間、または、前記内燃機関の気筒毎の燃焼トルクが発生している期間に、前記特定補機がトルクを出力しないよう前記停止制御を行うことを特徴とする伝動システム。
前記間欠作動制御手段は、
前記無端伝動部材の回転方向において前記特定補機プーリに対し上流側となる前記無端伝動部材の部位の張力が増大する期間、または、前記内燃機関の気筒毎の燃焼トルクが発生していない期間に、前記特定補機がトルクを出力するよう前記高トルク作動制御を行うことで、前記相対移動可能範囲の一方の端部に前記第１テンショナプーリを位置させ、
前記無端伝動部材の回転方向において前記特定補機プーリに対し上流側となる前記無端伝動部材の部位の張力が低下する期間、または、前記内燃機関の気筒毎の燃焼トルクが発生している期間に、前記特定補機がトルクを出力しないよう前記停止制御を行うことで、前記相対移動可能範囲の他方の端部に前記第１テンショナプーリを位置させることを特徴とする請求項１に記載の伝動システム。
前記無端伝動部材の回転方向において前記特定補機プーリに対し下流側となる前記無端伝動部材の部位に当接しながら回転可能、かつ、前記内燃機関に対し相対移動可能な第２テンショナプーリ（３１）を有し、前記第２テンショナプーリが前記内燃機関に対し相対移動することで前記無端伝動部材の張力を調整可能な第２オートテンショナ（３０）をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の伝動システム。
前記制御部は、前記要求トルクが「所定のトルク値である所定要求トルク値」以上の場合、前記定常作動制御手段により前記特定補機を制御し、前記要求トルクが前記所定要求トルク値より小さい場合、前記間欠作動制御手段により前記特定補機を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の伝動システム。
前記制御部は、「前記要求トルクが出力されるよう前記定常作動制御手段により前記特定補機を制御した場合の前記特定補機の効率」が「前記要求トルクが出力されるよう前記間欠作動制御手段により前記特定補機を制御した場合の前記特定補機の効率」より低いと判断したとき、前記間欠作動制御手段により前記特定補機を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の伝動システム。