JP2017089609A - ベルト伝動システム - Google Patents

Abstract

【課題】モータを小型化可能であり、エンジンの駆動軸回転中にエンジンを始動可能なベルト伝動システムを提供する。【解決手段】ベルト伝動システム１０は、ベルト１７の張り方向及び緩み方向へ移動可能な第１テンショナプーリ３３を有する第１テンショナ１８と、ベルト１７の張り方向及び緩み方向へ移動可能な第２テンショナプーリ３７を有する第２テンショナ１９と、エンジン９０の始動時にモータ１１を力行作動させるスタータ制御部と、プーリ位置制御部を備える。プーリ位置制御部は、スタータ制御部によるモータ１１の力行作動に先立ち第１テンショナプーリ３３を初期位置よりも張り方向へ位置させるとともに第２テンショナプーリ３７を初期位置よりも緩み方向へ位置させる第１のプーリ位置制御を行う。これにより、エンジン始動時、モータ１１の回転体の慣性エネルギによる回転力をモータトルクに付加させてクランク軸９１を回転駆動できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト伝動システムに関する。

従来、内燃機関等のエンジンを始動するためにスタータモータが用いられる。通常、エンジンを運転停止すると、エンジンの圧縮行程での圧縮負荷が駆動軸にブレーキとして作用して回転が一旦停止し、その後少し逆戻りしてピストンの圧縮行程の下死点付近で駆動軸の回転が停止することが多い。そのため、エンジンを始動するために駆動軸を所定回転数まで回転させるには、回転開始直後から上記圧縮負荷による負荷トルクを上回るモータトルクを発生させるスタータモータが必要となる。

これに対して、特許文献１に開示された始動装置は、スタータモータを逆回転させてエンジンのピストンを排気行程に位置させ、その後にスタータモータを正回転させてエンジンを始動させる。これにより、スタータモータによる回転エネルギに駆動軸の慣性エネルギを付加させて、上記圧縮負荷による負荷トルクを上回るトルクを発生させる。これによってスタータモータの小型化を図っている。

特許第４２３０１１６号明細書

ところが、特許文献１に開示された始動装置は、エンジンの駆動軸を逆回転する必要があることから、駆動軸の回転が停止しているときしか用いることができず、例えばフューエルカット中などにおいて駆動軸が低速で回転しているときにエンジンを再始動する場合には用いることができない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、モータを小型化することができ、エンジンの駆動軸が回転しているときにエンジンを始動することができるベルト伝動システムを提供することである。

本発明によるベルト伝動システムは、モータと、モータの回転軸に取り付けられているモータプーリと、エンジンの駆動軸に取り付けられる駆動軸プーリと、モータプーリおよび駆動軸プーリに掛けまわされているベルトと、ベルトの送り方向において駆動軸プーリからモータプーリまでの間の第１区間に設けられている第１テンショナと、ベルトの送り方向においてモータプーリから駆動軸プーリまでの間の第２区間に設けられている第２テンショナとを備える。第１テンショナは、ベルトの張り方向および緩み方向へ移動可能な第１テンショナプーリを有する。第２テンショナは、ベルトの張り方向および緩み方向へ移動可能な第２テンショナプーリを有する。

ベルト伝動システムは、スタータ制御部およびプーリ位置制御部をさらに備える。スタータ制御部は、エンジンを始動するときモータを力行作動させる。プーリ位置制御部は、エンジンの始動要求に先立ち、第１テンショナプーリを現状よりも張り方向へ移動させるとともに第２テンショナプーリを現状よりも緩み方向へ移動させるプーリ位置制御を行う。

以上のように構成されたベルト伝動システムによれば、プーリ位置制御が行われた場合、ベルトのうち第１区間の部分（以下、第１区間部分）の長さが比較的長くなる。そのため、エンジンの始動要求に応じてモータを力行作動させるとき、第１区間部分の長さが比較的短くなるまで第１テンショナプーリが移動する間、駆動軸にトルクが伝達されることなくモータが回転することができる。つまり、モータの力行作動の開始直後から駆動軸にトルクが伝達されるのではなく、モータをある程度回転させた状態から駆動軸にトルクが伝達される。これにより、モータのロータおよびモータプーリ等の回転体の慣性エネルギによる回転力をモータトルクに付加させて、駆動軸を回転駆動することができる。したがって、小型のモータを用いても、エンジンの圧縮行程での圧縮負荷による負荷トルクを上回るトルクを発生させることが可能となる。また、このようなベルト伝動システムによれば、エンジンの駆動軸が回転しているときにもエンジンを始動することができる。

本発明の第１実施形態によるベルト伝動システムおよびこれが適用されたエンジンを示す図である。 図１のエンジンの運転停止中に車両が惰性走行している場合におけるエンジン回転数の一般的な変化を示すタイムチャートである。 図１のモータの出力トルクとエンジン回転数との関係を示す図である。 図１のベルト伝動システムの制御装置により実行される処理を説明するフローチャートである。 図１の制御装置が行う第１のプーリ位置制御により、第１テンショナプーリが張り方向側へ移動して第２テンショナプーリが緩み方向側へ移動した状態を示す図である。 図１の制御装置が行う第２のプーリ位置制御により、第１テンショナプーリが緩み方向側へ移動して第２テンショナプーリが張り方向側へ移動した状態を示す図である。 図１の制御装置が有する機能部を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態によるベルト伝動システムの制御装置が有する機能部を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態によるベルト伝動システムの制御装置により実行される処理を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施形態によるベルト伝動システムの制御装置が有する機能部を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態によるベルト伝動システムの制御装置により実行される処理を説明するフローチャートである。 図１１のメインルーチンから呼び出される処理がまとめられた第１のサブルーチンを説明するフローチャートである。 図１２のフローチャートの処理に用いられる第１のマップを示す図である。 図１２のフローチャートの処理に用いられる第２のマップを示す図である。 図１１のメインルーチンから呼び出される処理がまとめられた第２のサブルーチンを説明するフローチャートである。 本発明の第４実施形態によるベルト伝動システムの制御装置が有する機能部を示すブロック図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるベルト伝動システムは、図１に示す内燃機関としての車両用のエンジン９０に適用されている。ベルト伝動システム１０は、エンジン９０の駆動軸としてのクランク軸９１、モータ１１、および補機９２、９３、９４の間でベルト伝動により動力伝達を行う。

図１に示すように、ベルト伝動システム１０は、モータ１１、モータプーリ１２、駆動軸プーリ１３、補機プーリ１４、１５、１６、ベルト１７、第１テンショナ１８、第２テンショナ１９、および制御装置２０を備える。

モータ１１は、力行作動および回生作動が可能なモータジェネレータである。モータ１１は、エンジン９０を始動するとき力行作動してクランク軸９１を回転駆動するスタータ機能、力行作動してエンジン９０の駆動を補助するアシスト機能、および、回生作動して発電する発電機能を併せ持っている。
モータプーリ１２は、モータ１１のモータ軸２１に固定されており、モータ軸２１と一体に回転する。

駆動軸プーリ１３は、クランク軸９１に固定されており、クランク軸９１と一体に回転する。
補機プーリ１４は、補機９２の入力軸２２に固定されており、入力軸２２と一体に回転する。本実施形態では補機９２はウォーターポンプである。
補機プーリ１５は、補機９３の入力軸２３に固定されており、入力軸２３と一体に回転する。本実施形態では補機９３は空調用コンプレッサである。
補機プーリ１６は、補機９４の入力軸２４に固定されており、入力軸２４と一体に回転する。本実施形態では補機９４はパワステポンプである。

ベルト１７は、無端環状部材であり、モータプーリ１２、駆動軸プーリ１３、および補機プーリ１４、１５、１６に掛けまわされている。各プーリの回転は、ベルト１７を介して他のプーリに伝達される。本実施形態では、ベルト１７の送り方向において駆動軸プーリ１３、モータプーリ１２、補機プーリ１４、１５、１６がその順で設けられている。

モータプーリ１２、駆動軸プーリ１３、補機プーリ１４、１５、１６、およびベルト１７からなるベルト伝動機構は、モータ１１のスタータ機能およびアシスト機能を発揮するとき、モータ１１の出力トルク（以下、モータトルク）をモータプーリ１２およびベルト１７を介して駆動軸プーリ１３に伝達して、クランク軸９１を回転駆動する。また、ベルト伝動機構は、モータ１１の発電機能を発揮するとき、クランク軸９１の出力トルク（エンジントルク）を駆動軸プーリ１３およびベルト１７を介してモータプーリ１２に伝達して、モータ軸２１を回転駆動する。

第１テンショナ１８は、ベルト１７の送り方向において駆動軸プーリ１３からモータプーリ１２までの間の第１区間に設けられており、ベルト１７のうち第１区間の部分（以下、第１区間部分２５）の張力を調整する。

第１テンショナ１８は、ベース３１、アーム３２、第１テンショナプーリ３３および付勢部材３４を有する。ベース３１は、モータ１１のハウジングに固定されている。アーム３２は、基端部がベース３１によりモータ軸２１まわりに回転可能に支持されている。アーム３２は、図示しないストッパにより回転範囲が規制される。第１テンショナプーリ３３は、第１区間部分２５に当接しているアイドラプーリであって、アーム３２の先端部３５により回転可能に支持されており、ベルト１７の張り方向および緩み方向へ移動可能である。「張り方向」とは、プーリがベルト１７を張る方向のことである。「緩み方向」とは、プーリがベルト１７を緩める方向のことである。付勢部材３４は、アーム３２の先端部３５と後述のアーム３６の先端部３８との間に設けられているばねであり、第１テンショナプーリ３３をベルト１７に押し付けて当該ベルト１７の張力が増すようアーム３２を付勢している。

第２テンショナ１９は、ベルト１７の送り方向においてモータプーリ１２から駆動軸プーリ１３までの間の第２区間に設けられており、ベルト１７のうち第２区間の部分（以下、第２区間部分２６）の張力を調整する。本実施形態では、第２テンショナ１９は、モータプーリ１２と補機プーリ１４との間に設けられている。

第２テンショナ１９は、ベース３１、アーム３６、第２テンショナプーリ３７および付勢部材３４を有する。アーム３６は、基端部がベース３１によりモータ軸２１まわりに回転可能に支持されている。アーム３６は、図示しないストッパにより回転範囲が規制される。第２テンショナプーリ３７は、第２区間部分２６に当接しているアイドラプーリであって、アーム３６の先端部３８により回転可能に支持されており、ベルト１７の張り方向および緩み方向へ移動可能である。付勢部材３４は、第２テンショナプーリ３７をベルト１７に押し付けて当該ベルト１７の張力が増すようアーム３６を付勢している。

制御装置２０は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、車両に設けられる各種センサおよびエンジン用制御装置４１と電気的に接続される。上記各種センサには、エンジン回転数センサ４２、クランク角センサ４３、吸気量センサ４４、およびアクセル開度センサ４５などが含まれる。制御装置２０は、各種センサおよびエンジン用制御装置４１から取得する信号に基づき所定の処理を実行してモータ１１を制御し、ベルト伝動システム１０の作動状態を制御する。

ところで、一般的に、図２に示すように例えばフューエルカット等によるエンジン９０の運転停止中に車両が惰性走行している場合、クランク軸９１の回転数（以下、エンジン回転数Ｎｅ）は徐々に低下して０に至る。このような状況において、エンジン回転数Ｎｅが自立復帰下限値Ｎｅ１以上である場合には、モータ１１を力行作動させることなくエンジン９０が自立して運転状態に復帰可能である。また、エンジン回転数Ｎｅが自立復帰下限値Ｎｅ１より小さく且つ閾値Ｎｅ２以上である場合には、モータ１１を力行作動させることによりエンジン９０を始動することができる。閾値Ｎｅ２は、エンジン９０の運転停止中において、モータ１１の力行作動の開始直後からクランク軸９１にモータトルクが伝達される場合であってもエンジン９０を始動可能なエンジン回転数Ｎｅの下限値である。すなわち、閾値Ｎｅ２は、エンジン９０の運転停止中において、回転しているクランク軸９１にモータトルクのみを作用させたときエンジン９０の圧縮行程を乗り越えることができるエンジン回転数Ｎｅの下限値である。

これに対して、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ２よりも小さい場合には、モータ１１の力行作動の開始直後からクランク軸９１にモータトルクが伝達されると、エンジン９０の圧縮行程を乗り越えることができず、エンジン１１を始動することができない。言い換えれば、モータ１１は、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ２よりも小さい場合、クランク軸９１にモータトルクのみを作用させてもエンジン９０を始動することができないような比較的小型のものが選定されている。図３に示すように、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ２よりも小さい範囲においては、破線で表されるエンジン始動のための必要トルクに対して、実線で表されるモータトルクが足りない。

そこで、本実施形態では、制御装置２０は、図４に示す処理を実行してエンジン１１を始動する。図４に示す一連の処理は、エンジン９０が運転停止中であるときに実行される。

先ずステップＳ１では、エンジン回転数Ｎｅが自立復帰下限値Ｎｅ１よりも小さいか否かが判定される。ステップＳ１の判定が肯定された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、ステップＳ１の判定が否定された場合（Ｓ１：Ｎｏ）、処理はステップＳ９に移行する。

ステップＳ２では、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ２よりも小さいか否かが判定される。閾値Ｎｅ２は、自立復帰下限値Ｎｅ１から０までの間の値に予め設定される。ステップＳ２の判定が肯定された場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３に移行する。一方、ステップＳ２の判定が否定された場合（Ｓ２：Ｎｏ）、処理はステップＳ１０に移行する。

ステップＳ３では、エンジン始動のためのモータ１１の力行作動に先立ち、第１テンショナプーリ３３を初期位置よりも張り方向へ位置させるとともに、第２テンショナプーリ３７を初期位置よりも緩み方向へ位置させる第１のプーリ位置制御が開始される。テンショナプーリ３３、３７の初期位置は、現在のエンジン９０の運転停止期間中において初めてステップＳ３の処理が行われるときのテンショナプーリ３３、３７の位置である。つまり、第１のプーリ位置制御の開始時点におけるテンショナプーリ３３、３７の位置である。本実施形態では、クランク軸９１の回転中に第１のプーリ位置制御が行われるとき、モータ１１が回生作動させられる。これにより、モータプーリ１２によるベルト送り速度が、駆動軸プーリ１３によるベルト送り速度よりも遅くなり、第１区間部分２５の長さが長くなりつつ第２区間部分２６の長さが短くなる結果、第１テンショナプーリ３３が現状よりも張り方向へ移動するとともに第２テンショナプーリ３７が現状よりも緩み方向へ移動する。ステップＳ３のあと、処理はステップＳ４に移行する。

図５に示すように、エンジン９０およびモータ１１が共に運転停止しているときの第１テンショナプーリ３３の位置を第１基準位置とし、第２テンショナプーリ３７の位置を第２基準位置とする。第１のプーリ位置制御が行われるとき、第１テンショナプーリ３３は第１基準位置よりも張り方向側に位置させられ、また、第２テンショナプーリ３７は第２基準位置よりも緩み方向側に位置させられる。本実施形態では、第１のプーリ位置制御が行われるときの第１テンショナプーリ３３の目標位置は、第１テンショナプーリ３３の可動範囲の最も張り方向側の位置に設定される。また、第１のプーリ位置制御が行われるときの第２テンショナプーリ３７の目標位置は、第２テンショナプーリ３７の可動範囲の最も緩み方向側の位置に設定される。

図４に戻って、ステップＳ４では、吸入空気量を低減させる吸気量低減制御が開始される。本実施形態では、エンジン９０の吸入空気通路に設けられたスロットルバルブの開度を下げることにより吸入空気量が低減させられる。これにより、エンジン９０の気筒内の空気を圧縮するときにクランク軸９１に作用する反力が低減し、エンジン回転数Ｎｅの脈動が減少する。ステップＳ４のあと、処理はステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、エンジン９０の始動要求があるか否かが判定される。本実施形態では、エンジン９０の始動指令信号はエンジン用制御装置４１から出力される。エンジン用制御装置４１は、例えばアクセル開度信号またはブレーキ信号などに基づきエンジン９０を始動すべきか否かを判断する。ステップＳ５の判定が肯定された場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ５の判定が否定された場合（Ｓ５：Ｎｏ）、処理はステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、クランク軸９１の回転が停止したか否か、すなわちエンジン回転数Ｎｅが０であるか否かが判定される。ステップＳ６の判定が肯定された場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ７に移行する。一方、ステップＳ６の判定が否定された場合（Ｓ６：Ｎｏ）、処理はステップＳ３に戻る。

ステップＳ７では、エンジン９０の始動要求があるか否かが判定される。ステップＳ７の判定が肯定された場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ７の判定が否定された場合（Ｓ７：Ｎｏ）、処理はステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では、ステップＳ３で開始された第１のプーリ位置制御が継続して行われる。本実施形態では、エンジン回転数Ｎｅが０である場合に第１のプーリ位置制御が行われるとき、ベルト１７が動かないほどの小さなトルクでモータ１１が逆回転させられて、テンショナプーリ３３、３７の位置が目標位置に位置させられる。ステップＳ８のあと、処理はステップＳ７に戻る。ステップＳ８では、既にテンショナプーリ３３、３７の位置が目標位置にある場合、テンショナプーリ３３、３７の位置を保持するプーリ位置保持制御が行われることになる。

ステップＳ９では、エンジンの始動要求に先立ち、第１テンショナプーリ３３を初期位置よりも緩み方向へ位置させるとともに第２テンショナプーリ３７を初期位置よりも張り方向へ位置させる第２のプーリ位置制御が開始される。本実施形態では、第２のプーリ位置制御が行われるときモータ１１が正回転方向へ力行作動させられる。これにより、モータプーリ１２によるベルト送り速度が、駆動軸プーリ１３によるベルト送り速度よりも速くなり、第１区間部分２５の長さが短くなりつつ第２区間部分２６の長さが長くなる結果、第１テンショナプーリ３３が現状よりも緩み方向へ移動するとともに第２テンショナプーリ３７が現状よりも張り方向へ移動する。ステップＳ９のあと、処理はステップＳ１０に移行する。

図６に示すように、本実施形態では、第２のプーリ位置制御が行われるとき、第１テンショナプーリ３３は、第１基準位置よりも緩み方向側であって、移動可能範囲のうち最も緩み方向側に位置させられる。また、第２のプーリ位置制御が行われるとき、第２テンショナプーリ３７は、第２基準位置よりも張り方向側であって、移動可能範囲のうち最も張り方向側に位置させられる。本実施形態では、第２のプーリ位置制御が行われるときの第１テンショナプーリ３３の目標位置は、第１テンショナプーリ３３の可動範囲の最も緩み方向側の位置に設定される。また、第２のプーリ位置制御が行われるときの第２テンショナプーリ３７の目標位置は、第２テンショナプーリ３７の可動範囲の最も張り方向側の位置に設定される。

図４に戻って、ステップＳ１０では、エンジン９０の始動要求があるか否かが判定される。ステップＳ１０の判定が肯定された場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１に移行する。一方、ステップＳ１０の判定が否定された場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ１１では、第１のプーリ位置制御、吸気量低減制御、および第２のプーリ位置制御のうち実行されている制御が終了される。ステップＳ１１のあと、処理はステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、エンジン始動に向けて吸入空気が増大させられる吸気量増大制御が行われる。本実施形態では、エンジン９０の吸入空気通路に設けられたスロットルバルブの開度を上げることにより吸入空気量が増大される。ステップＳ１２のあと、処理はステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、エンジン９０の始動制御が行われる。エンジン回転数Ｎｅが自立復帰下限値Ｎｅ１以上である場合には、モータ１１を作動させることなく燃料噴射装置および点火装置によりエンジン１１が始動させられる。一方、エンジン回転数Ｎｅが自立復帰下限値Ｎｅ１よりも小さい場合には、先ずモータ１１を力行作動させてクランク軸９１が回転駆動され、続いてエンジン回転数Ｎｅが始動可能最低回転数以上となったときに燃料噴射装置および点火装置によりエンジン１１が始動させられる。ステップＳ１２のあと、処理は図４のルーチンを抜ける。

図７に示すように、制御装置２０は、図４のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ６の処理を行う回転数判定部５１と、図４のステップＳ３、Ｓ８、Ｓ９の処理を行うプーリ位置制御部５２と、図４のステップＳ４、Ｓ１２の処理を行う吸気量制御部５３と、図４のステップＳ５、Ｓ７、Ｓ１０の処理を行う始動要求判定部５４と、図４のステップＳ１３の処理を行うスタータ制御部５５とを有する。

さらに、制御装置２０は、各種センサの検出値を取得する検出値取得部５６と、前記閾値Ｎｅ２を記憶する記憶部５７と、吸入空気量が大きいほど閾値Ｎｅ２を大きく設定する閾値設定部５８とを有する。閾値設定部５８は、閾値Ｎｅ２をエンジン１１の共振周波数以上の値に設定する。吸入空気量と閾値Ｎｅ２との関係を示すマップ、および、エンジン１１の共振周波数は、記憶部５７に記憶されている。検出値取得部５６は、特許請求の範囲に記載の「回転数取得部」および「空気量取得部」に相当する。
本実施形態では、制御装置２０の機能部５１〜５８が実行する処理は、ＲＯＭ等に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理で実現されている。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態によるベルト伝動システム１０は、モータ１１と、モータ１１のモータ軸２１に取り付けられているモータプーリ１２と、エンジン９０のクランク軸９１に取り付けられる駆動軸プーリ１３と、モータプーリ１２および駆動軸プーリ１３に掛けまわされているベルト１７と、ベルト１７の送り方向において駆動軸プーリ１３からモータプーリ１２までの間の第１区間に設けられている第１テンショナ１８と、ベルト１７の送り方向においてモータプーリ１２から駆動軸プーリ１３までの間の第２区間に設けられている第２テンショナ１９とを備える。第１テンショナ１８は、ベルト１７の張り方向および緩み方向へ移動可能な第１テンショナプーリ３３を有する。第２テンショナ１９は、ベルト１７の張り方向および緩み方向へ移動可能な第２テンショナプーリ３７を有する。

さらに、ベルト伝動システム１０は、スタータ制御部５５およびプーリ位置制御部５２を備える。スタータ制御部５５は、エンジン９０を始動するときモータ１１を力行作動させる。プーリ位置制御部５２は、スタータ制御部５５によるモータ１１の力行作動に先立ち、第１テンショナプーリ３３を初期位置よりも張り方向へ位置させるとともに第２テンショナプーリ３７を初期位置よりも緩み方向へ位置させる第１のプーリ位置制御を行う。

以上のように構成されたベルト伝動システム１０によれば、第１のプーリ位置制御が行われた場合、ベルト１７の第１区間部分２５の長さが比較的長くなる。そのため、エンジン９０の始動要求に応じてモータ１１を力行作動させるとき、第１区間部分２５の長さが比較的短くなるまで第１テンショナプーリ３３が移動する間（以下、助走期間）、クランク軸９１にトルクが伝達されることなくモータ１１が回転することができる。つまり、モータ１１の力行作動の開始直後からクランク軸９１にトルクが伝達されるのではなく、モータ１１をある程度回転させた状態からクランク軸９１にトルクが伝達される。これにより、モータ１１のロータ等の回転体の慣性エネルギによる回転力をモータトルクに付加させて、クランク軸９１を回転駆動することができる。したがって、小型のモータ１１を用いても、エンジン９０の圧縮行程での圧縮負荷による負荷トルクを上回るトルクを発生させることが可能となる。また、このようなベルト伝動システム１０によれば、エンジン９０のクランク軸９１が回転しているときにもエンジン９０を始動することができる。

ここで、エンジン１１の温度が低いほどエンジン１１の摺動部のフリクションが大きくなり、第１のプーリ位置制御が行われるときのテンショナプーリ３３、３７の移動量が大きくなるので、モータ１１の回転体の慣性エネルギによる回転力が大きくなる。したがって、第１のプーリ位置制御を行うことによるトルク増大量は、エンジン１１の温度が低い場合に特に大きくなる。

また、第１実施形態では、プーリ位置制御部５２は、クランク軸９１の回転中に第１のプーリ位置制御を行うとき、モータ１１を回生作動させて第１テンショナプーリ３３および第２テンショナプーリ３７の位置を制御する。
そのため、テンショナプーリ３３、３７を移動させると同時に、モータ１１の回生による電気エネルギを得ることができる。

また、第１実施形態では、プーリ位置制御部５２は、第１のプーリ位置制御を行うとき、第１テンショナプーリ３３を第１基準位置よりも張り方向側に位置させるとともに、第２テンショナプーリ３７を第２基準位置よりも緩み方向側に位置させる。
そのため、助走期間が比較的長くなり、モータ１１の回転体の慣性エネルギが大きくなる。

また、第１実施形態では、ベルト伝動システム１０は、エンジン回転数Ｎｅを取得する検出値取得部５６を備える。プーリ位置制御部５２は、エンジン回転数Ｎｅが、自立復帰下限値Ｎｅ１から０までの間の値に設定される閾値Ｎｅ２よりも小さい場合に第１のプーリ位置制御を行う。
閾値Ｎｅ２は、モータ１１の力行作動の開始直後からクランク軸９１にモータトルクが伝達される場合であってもエンジン９０を始動可能なエンジン回転数Ｎｅの下限値である。そのため、第１のプーリ位置制御を行わなくともエンジン１１を始動可能な場合、すなわち、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ２以上である場合にはプーリ位置制御が行われない。

また、第１実施形態では、ベルト伝動システム１０は、エンジン９０の吸入空気量を取得する検出値取得部５６と、吸入空気量が大きいほど閾値Ｎｅ２を大きく設定する閾値設定部５８とを備える。
そのため、吸入空気量により変化するエンジン９０の圧縮行程での圧縮負荷に応じて閾値Ｎｅ２が設定されるので、エンジン１１を確実に始動することができる。

また、第１実施形態では、閾値設定部５８は、閾値Ｎｅ２をクランク軸９１の共振回転数以上の値に設定する。
そのため、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数付近であるときにはプーリ位置制御によりモータ１１が回生作動させられて、エンジン回転数Ｎｅがすぐさま低下するので、クランク軸９１の共振が抑えられる。

また、第１実施形態では、プーリ位置制御部５２は、エンジン回転数Ｎｅが自立復帰下限値Ｎｅ１よりも小さく且つ閾値Ｎｅ２以上である場合、スタータ制御部５５によるモータ１１の力行作動に先立ち、第１テンショナプーリ３３を初期位置よりも緩み方向へ位置させるとともに第２テンショナプーリ３７を初期位置よりも張り方向へ位置させる第２のプーリ位置制御を行う。特に本実施形態では、第２のプーリ位置制御が行われるとき、第１テンショナプーリ３３は、第１基準位置よりも緩み方向側であって、移動可能範囲の最も緩み方向側に位置させられる。また、第２テンショナプーリ３７は、第２基準位置よりも張り方向側であって、移動可能範囲の最も張り方向側に位置させられる。
そのため、モータトルクのみでエンジン１１を始動可能な状況においては、モータ１１の力行作動の開始直後からクランク軸９１にモータトルクを伝達することができる。これによってエンジン始動の応答性が高められている。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図８に示すプーリ位置制御部６１は、第１のプーリ位置制御を行うとき、現在のエンジン回転数が大きいほどモータ１１の回生量を大きくする。エンジン回転数と回生量との関係を示すマップは記憶部５７に記憶されている。このようにエンジン回転数に応じてモータ１１の回生量を調節することによって、エンジン回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ２よりも小さい領域において、クランク軸９１の回転をすばやく０に近づけつつも、クランク軸９１がオーバーシュートして逆回転することを抑えることができる。

また、プーリ位置制御部６１は、エンジン１１の温度が高いほどモータ１１の回生量が小さくなるように補正する。エンジン１１の温度と回生量との関係を示すマップは記憶部５７に記憶されている。エンジン１１の温度は、例えばエンジンオイルの温度から推定される。エンジン１１の温度が高いときほどピストンやクランク軸９１の摺動部のフリクションが小さくなってクランク軸９１が逆回転しやすくなる。これに対して、上述のようにエンジン１１の温度に応じてモータ１１の回生量を調節することによって、クランク軸９１がオーバーシュートして逆回転することを抑えることができる。

また、プーリ位置制御部６１は、第１のプーリ位置制御を行うとき、エンジン１１の少なくとも１つの気筒が排気行程であるときにクランク軸９１の回転が停止するように、モータ１１の回生量を制御する。これによってエンジン始動の応答性が高められている。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、制御装置は図９に示す処理を実行してエンジン１１を始動する。
図９において、ステップＳ７の判定が否定された場合（Ｓ７：Ｎｏ）、処理はステップＳ７を繰り返す。一方、ステップＳ７の判定が肯定された場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２１に移行する。
ステップＳ２１では、ステップＳ３と同様の内容の処理が行われる。すなわち、ステップＳ２１では、エンジン始動のためのモータ１１の力行作動に先立ち、第１テンショナプーリ３３を初期位置よりも張り方向へ位置させるとともに、第２テンショナプーリ３７を初期位置よりも緩み方向へ位置させる第１のプーリ位置制御が行われる。テンショナプーリ３３、３７の目標位置への移動が完了したあと、処理はステップＳ１２に移行する。

第３実施形態では、図１０に示すプーリ位置制御部７１は、エンジン回転数Ｎｅが０であるときにエンジン９０の始動要求が無い場合には第１のプーリ位置制御を行わず、エンジン回転数Ｎｅが０であるときにエンジン９０の始動要求が有る場合には第１のプーリ位置制御を行う。つまり、プーリ位置制御部７１は、第１のプーリ位置制御を行っているときにエンジン回転数Ｎｅが０になった場合には第１のプーリ位置制御を一旦止め、エンジン９０の始動要求がなされた場合に第１のプーリ位置制御を再開する。これにより、エンジン始動要求がなされるまでプーリ位置を保持する制御を行う必要がなくなる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態では、制御装置は図１１、図１２、図１５に示す処理を実行してエンジン１１を始動する。図１１はメインルーチンを示しており、図１２、図１５は、メインルーチンから呼び出される処理がまとめられたサブルーチンを示している。
図１１において、ステップＳ２における判定が肯定されたときに移行するステップＳ３０では、クランク軸９１の回転中における第１のプーリ位置制御のための図１２のサブルーチンが実行される。

図１２のサブルーチンが開始されると、先ずステップＳ３１では、エンジン回転数Ｎｅに基づき、エンジン始動のための必要トルクＴｎ、および、モータ１１が出力可能なモータトルクＴｍが算出される。図１３のようなエンジン回転数Ｎｅと必要トルクＴｎとの関係、および、エンジン回転数ＮｅとモータトルクＴｍとの関係を示すマップは、予め記憶されている。ステップＳ３１のあと、処理はステップＳ３２に移行する。

図１２のステップＳ３２では、必要トルクＴｎとモータトルクＴｍとの差である不足トルクＴｓが算出される。ステップＳ３２のあと、処理はステップＳ３３に移行する。

図１２のステップＳ３３では、モータトルクＴｍおよび不足トルクＴｓに基づき、モータ１１のロータ等の回転体の慣性エネルギによるトルクで不足トルクＴｓを補うための第１テンショナプーリ３３の目標位置Ｐが算出される。例えば、図１４に示すマップから目標位置Ｐが算出される。図１４のようなモータトルクＴｍ毎に不足トルクＴｓと目標位置Ｐとの関係を示すマップは、予め記憶されている。図１４のマップは、モータトルクＴｍと目標位置Ｐとで得られる慣性エネルギによるトルクを示すマップとも言える。

図１３においてＮｅ（Ｌ）＞Ｎｅ（Ｍ）＞Ｎｅ（Ｓ）であり、図１４においてＰ（Ｌ）がＮｅ（Ｌ）に対応し、Ｐ（Ｍ）がＮｅ（Ｍ）に対応し、Ｐ（Ｓ）がＮｅ（Ｓ）に対応する場合、本実施形態において初期位置からの移動量の大小関係は、Ｐ（Ｌ）＞Ｐ（Ｍ）＞Ｐ（Ｓ）となる。ステップＳ３３のあと、処理はステップＳ３４に移行する。

図１２のステップＳ３４では、ステップＳ３３で算出された目標位置Ｐに第１テンショナプーリ３３が位置するようにモータ１１が回生作動させられる。このときの第１テンショナプーリ３３の移動に連動して、第２テンショナプーリ３７も移動する。そして、第１テンショナプーリ３３が目標位置Ｐに位置すると、第２テンショナプーリ３７も対応する目標位置に位置させられる。ステップＳ３４のあと、処理は図１２のサブルーチンを抜けて図１１のメインルーチンに戻る。

図１１において、ステップＳ７における判定が否定されたときに移行するステップＳ４０では、クランク軸９１の回転停止中における第１のプーリ位置制御のための図１５のサブルーチンが実行される。

図１５のサブルーチンが開始されると、処理はステップＳ４１、ステップＳ４２、ステップＳ４３、ステップＳ４４と進む。ステップＳ４１の処理内容は、ステップＳ３１と同じである。また、ステップＳ４２の処理内容は、ステップＳ３２と同じである。ステップＳ４３の処理内容は、ステップＳ３３と同じである。

ステップＳ４４では、ステップＳ４３で算出された目標位置Ｐに第１テンショナプーリ３３が位置するように、モータ１１が逆回転方向へ力行作動させられる。第１テンショナプーリ３３の移動に連動して、第２テンショナプーリ３７も移動する。そして、第１テンショナプーリ３３が目標位置Ｐに位置すると、第２テンショナプーリ３７も対応する目標位置に位置させられる。ステップＳ４４のあと、処理は図１５のサブルーチンを抜けて図１１のメインルーチンに戻る。

第４実施形態では、図１６に示すプーリ位置制御部８１は、第１のプーリ位置制御を行うとき、テンショナプーリ３３、３７の移動量がエンジン始動のために必要な最小値となるように、エンジン回転数Ｎｅに応じて第１テンショナプーリ３３の目標位置を変化させる。第２テンショナプーリ３７の目標位置は、第１テンショナプーリ３３の目標位置に追随して同様に変化する。これにより、エンジン始動のために必要以上にテンショナプーリ３３、３７を移動させることが避けられるため、エンジン始動の時間を短縮することができる。

［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、制御装置の機能部が行う一部の処理は、専用の電子回路によるハードウェア処理で実現されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１テンショナプーリおよび第２テンショナプーリの位置を保持する例えばブレーキ等の保持機構を設けてもよい。プーリ位置保持部は、この保持機構から構成されてもよい。保持機構でテンショナプーリの位置を保持している間、モータの作動を停止することによって電力消費量の低減を図ることができる。
本発明の他の実施形態では、プーリ位置制御部は、第１のプーリ位置制御を行うとき、モータを逆回転方向へ力行作動させて第１テンショナプーリおよび第２テンショナプーリを移動させてもよい。

本発明の他の実施形態では、第１テンショナおよび第２テンショナは、振り子式に限らず、他の形式のテンショナであってもよい。
第１実施形態および第２実施形態では、第１テンショナおよび第２テンショナは、共通の付勢部材を有していた。これに対して、本発明の他の実施形態では、第１テンショナの付勢部材および第２テンショナの付勢部材が個別に設けられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１１・・・モータ
１２・・・モータプーリ
１３・・・駆動軸プーリ
１７・・・ベルト
１８・・・第１テンショナ
１９・・・第２テンショナ
２１・・・モータ軸（回転軸）
３３・・・第１テンショナプーリ
３７・・・第２テンショナプーリ
５２、６１、７１、８１・・・プーリ位置制御部
５５・・・スタータ制御部
９０・・・エンジン
９１・・・クランク軸（駆動軸）

Claims (12)

1. モータ（１１）と、
   前記モータの回転軸（２１）に取り付けられているモータプーリ（１２）と、
   エンジン（９０）の駆動軸（９１）に取り付けられる駆動軸プーリ（１３）と、
   前記モータプーリおよび前記駆動軸プーリに掛けまわされているベルト（１７）と、
   前記ベルトの送り方向において前記駆動軸プーリから前記モータプーリまでの間の第１区間に設けられており、前記ベルトの張り方向および緩み方向へ移動可能な第１テンショナプーリ（３３）を有する第１テンショナ（１８）と、
   前記ベルトの送り方向において前記モータプーリから前記駆動軸プーリまでの間の第２区間に設けられており、前記ベルトの張り方向および緩み方向へ移動可能な第２テンショナプーリ（３７）を有する第２テンショナ（１９）と、
   前記エンジンを始動するとき前記モータを力行作動させるスタータ制御部（５５）と、
   前記スタータ制御部による前記モータの力行作動に先立ち、前記第１テンショナプーリを初期位置よりも前記張り方向へ位置させるとともに前記第２テンショナプーリを初期位置よりも前記緩み方向へ位置させるプーリ位置制御を行うプーリ位置制御部（５２、６１、７１、８１）と、
   を備えるベルト伝動システム。
2. 前記プーリ位置制御部は、前記駆動軸の回転中に前記プーリ位置制御を行うとき、前記モータを回生作動させて前記第１テンショナプーリおよび前記第２テンショナプーリの位置を制御する請求項１に記載のベルト伝動システム。
3. 前記プーリ位置制御部（６１）は、前記プーリ位置制御を行うとき、前記エンジンの温度が高いほど前記モータの回生量を小さくする請求項２に記載のベルト伝動システム。
4. 前記プーリ位置制御部（８１）は、前記プーリ位置制御を行うとき、前記第１テンショナプーリおよび前記第２テンショナプーリの移動量が前記エンジンの始動のために必要な最小値となるように、前記駆動軸の回転数または前記回転軸の回転数に応じて前記第１テンショナプーリの目標位置および前記第２テンショナプーリの目標位置を変化させる請求項１〜３のいずれか一項に記載のベルト伝動システム。
5. 前記プーリ位置制御部（６１）は、前記プーリ位置制御を行うとき、前記エンジンの少なくとも１つの気筒が排気行程であるときに前記駆動軸の回転数が０になるように、前記モータの回生量を制御する請求項２〜４のいずれか一項に記載のベルト伝動システム。
6. 前記エンジンおよび前記モータが共に運転停止しているときの前記第１テンショナプーリの位置を第１基準位置とし、前記第２テンショナプーリの位置を第２基準位置とすると、
   前記プーリ位置制御部は、前記プーリ位置制御を行うとき、前記第１テンショナプーリを前記第１基準位置よりも前記張り方向側に位置させるとともに、前記第２テンショナプーリを前記第２基準位置よりも前記緩み方向側に位置させる請求項１〜５のいずれか一項に記載のベルト伝動システム。
7. 前記エンジンの運転停止中、前記モータを力行作動させることなく前記エンジンが自立して運転状態に復帰可能な回転数の下限値を自立復帰下限値（Ｎｅ１）とすると、
   前記駆動軸の回転数を取得する回転数取得部（５６）をさらに備え、
   前記プーリ位置制御部は、前記駆動軸の回転数が、前記自立復帰下限値から０までの間の値に設定される閾値（Ｎｅ２）よりも小さい場合に前記プーリ位置制御を行う請求項１〜６のいずれか一項に記載のベルト伝動システム。
8. 前記エンジンの吸入空気量を取得する空気量取得部（５６）と、
   前記吸入空気量が大きいほど前記閾値を大きく設定する閾値設定部（５８）と、
   をさらに備える請求項７に記載のベルト伝動システム。
9. 前記閾値設定部は、前記閾値を前記駆動軸の共振回転数以上の値に設定する請求項８に記載のベルト伝動システム。
10. 前記プーリ位置制御は第１のプーリ位置制御であり、
    前記プーリ位置制御部は、前記駆動軸の回転数が前記自立復帰下限値よりも小さく且つ前記閾値以上である場合、前記スタータ制御部による前記モータの力行作動に先立ち、前記第１テンショナプーリを初期位置よりも前記緩み方向へ位置させるとともに前記第２テンショナプーリを初期位置よりも前記張り方向へ位置させる第２のプーリ位置制御を行う請求項７〜９のいずれか一項に記載のベルト伝動システム。
11. 前記エンジンおよび前記モータが共に運転停止しているときの前記第１テンショナプーリの位置を第１基準位置とし、前記第２テンショナプーリの位置を第２基準位置とすると、
    前記プーリ位置制御部は、前記第２のプーリ位置制御を行うとき、前記第１テンショナプーリを前記第１基準位置よりも前記緩み方向側に位置させるとともに、前記第２テンショナプーリを前記第２基準位置よりも前記張り方向側に位置させる請求項１０に記載のベルト伝動システム。
12. 前記プーリ位置制御部（７１）は、前記駆動軸の回転数が０であるときに前記エンジンの始動要求が無い場合には前記プーリ位置制御を行わず、前記駆動軸の回転数が０であるときに前記エンジンの始動要求が有る場合には前記プーリ位置制御を行う請求項１〜１１のいずれか一項に記載のベルト伝動システム。

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