JPH1127994A - 発電電動機のギヤノイズ低減装置 - Google Patents
発電電動機のギヤノイズ低減装置Info
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- JPH1127994A JPH1127994A JP9175943A JP17594397A JPH1127994A JP H1127994 A JPH1127994 A JP H1127994A JP 9175943 A JP9175943 A JP 9175943A JP 17594397 A JP17594397 A JP 17594397A JP H1127994 A JPH1127994 A JP H1127994A
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- Japan
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- torque
- gear
- generator motor
- power source
- control
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】新たな構成を追加することなく、回転動力源
（内燃機関）側のギヤと発電電動機側のギヤ間で発生す
る歯打ち衝撃を有効に低減する。 【解決手段】トルク変動を有する回転動力源１と、この
動力源１の回転軸の第１の歯車７ａと、これと噛み合わ
せる第２の歯車８をもつ発電電動機２からなるシステム
において、回転動力源１の回転に同期したある任意のタ
イミングにおいて、トルクＴ１・持続時間ｔ１の略パル
ス状トルクに引き続き、これとは反対方向のトルクＴ２
・持続時間ｔ２の略パルス状トルクからなる制御トルク
を発電電動機２により発生させる。これによりギヤ当接
面切り替え時に、動力源側ギヤ〜発電電動機ギヤ間の相
対速度が０になるように発電電動機側ギヤを回転させ、
歯打ちの衝撃を大幅に低減する。
（内燃機関）側のギヤと発電電動機側のギヤ間で発生す
る歯打ち衝撃を有効に低減する。 【解決手段】トルク変動を有する回転動力源１と、この
動力源１の回転軸の第１の歯車７ａと、これと噛み合わ
せる第２の歯車８をもつ発電電動機２からなるシステム
において、回転動力源１の回転に同期したある任意のタ
イミングにおいて、トルクＴ１・持続時間ｔ１の略パル
ス状トルクに引き続き、これとは反対方向のトルクＴ２
・持続時間ｔ２の略パルス状トルクからなる制御トルク
を発電電動機２により発生させる。これによりギヤ当接
面切り替え時に、動力源側ギヤ〜発電電動機ギヤ間の相
対速度が０になるように発電電動機側ギヤを回転させ、
歯打ちの衝撃を大幅に低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はトルク変動を有する
回転動力源に対してギヤによって駆動される発電電動機
のギヤノイズを低減する装置に関するもので、特に自動
車などの内燃機関でギヤ駆動される発電電動機に係わる
ものである。
回転動力源に対してギヤによって駆動される発電電動機
のギヤノイズを低減する装置に関するもので、特に自動
車などの内燃機関でギヤ駆動される発電電動機に係わる
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車用エンジンにおいて、スタ
ータとオルタネータの一本化という観点から、あるいは
ハイブリッド自動車やエネルギー回生技術への関心の高
まりから、内燃機関と発電電動機の組み合わせが脚光を
浴びつつある。
ータとオルタネータの一本化という観点から、あるいは
ハイブリッド自動車やエネルギー回生技術への関心の高
まりから、内燃機関と発電電動機の組み合わせが脚光を
浴びつつある。
【０００３】その組み合わせの一形態として、発電電動
機を内燃機関に剛結してギヤを介して駆動する形態が考
えられる。この場合、大きなトルク変動を有する内燃機
関で発電電動機をギヤ駆動すると、トルクの符号が変わ
るたびに、内燃機関側のギヤと発電電動機側のギヤとの
間で発生する歯打ち衝撃により、ギヤノイズが発生する
という問題が起こりやすい。
機を内燃機関に剛結してギヤを介して駆動する形態が考
えられる。この場合、大きなトルク変動を有する内燃機
関で発電電動機をギヤ駆動すると、トルクの符号が変わ
るたびに、内燃機関側のギヤと発電電動機側のギヤとの
間で発生する歯打ち衝撃により、ギヤノイズが発生する
という問題が起こりやすい。
【０００４】このようなギヤノイズを低減するために、
例えばシザーズギヤの使用が考えられる。また、ギヤノ
イズをアクティブに低減する試みとしては、実開平５−
５８８０１号公報に記載されているような、発電電動機
を用いてカムシャフトにキャンセルトルクを負荷するこ
とにより、カムシャフトギヤとアイドルギヤ間の歯打ち
音を抑制することが知られている。
例えばシザーズギヤの使用が考えられる。また、ギヤノ
イズをアクティブに低減する試みとしては、実開平５−
５８８０１号公報に記載されているような、発電電動機
を用いてカムシャフトにキャンセルトルクを負荷するこ
とにより、カムシャフトギヤとアイドルギヤ間の歯打ち
音を抑制することが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記しギヤノ
イズ低減法のうち、シザーズギヤについてはその低減効
果に限界があり、しかも構造が複雑になるという欠点が
ある。
イズ低減法のうち、シザーズギヤについてはその低減効
果に限界があり、しかも構造が複雑になるという欠点が
ある。
【０００６】また、実開平５−５８８０１号公報のもの
は、キャンセルトルクを負荷する際の発電電動機ギヤと
カムシャフトギヤ間の歯打ち音については、何ら対策が
考慮されていない。
は、キャンセルトルクを負荷する際の発電電動機ギヤと
カムシャフトギヤ間の歯打ち音については、何ら対策が
考慮されていない。
【０００７】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、新たな構成を追加することな
く、回転動力源（内燃機関）側のギヤと発電電動機側の
ギヤ間で発生する歯打ち衝撃を有効に低減することを目
的とする。
てなされたものであり、新たな構成を追加することな
く、回転動力源（内燃機関）側のギヤと発電電動機側の
ギヤ間で発生する歯打ち衝撃を有効に低減することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、トルク変
動を有する回転動力源と、この動力源の回転軸に接続さ
れた第１の歯車と、前記第１の歯車に噛み合わされる第
２の歯車と、第２の歯車を回転軸に接続した発電電動機
からなるシステムにおいて、前記動力源の回転に同期し
たある任意のタイミングにおいて、トルクＴ１・持続時
間ｔ１の略パルス状トルクに引き続き、これと反対方向
のトルクＴ２・持続時間ｔ２の略パルス状トルクからな
る制御トルクを前記発電電動機により発生させるように
する。
動を有する回転動力源と、この動力源の回転軸に接続さ
れた第１の歯車と、前記第１の歯車に噛み合わされる第
２の歯車と、第２の歯車を回転軸に接続した発電電動機
からなるシステムにおいて、前記動力源の回転に同期し
たある任意のタイミングにおいて、トルクＴ１・持続時
間ｔ１の略パルス状トルクに引き続き、これと反対方向
のトルクＴ２・持続時間ｔ２の略パルス状トルクからな
る制御トルクを前記発電電動機により発生させるように
する。
【０００９】また第２の発明は、第１の発明において、
前記の制御トルク発生タイミングは前記動力源の発生ト
ルクが所定値Ｔ０となる瞬間に略一致し、トルクＴ１＝
Ｔ１ａ＋Ｔ１ｖ・持続時間ｔ１の略パルス状トルクに引
き続き、これと反対方向のトルクＴ２＝Ｔ１ａ−Ｔ１ｖ
・持続時間ｔ２＝ｔ１の略パルス状トルク（ただし、Ｔ
１ｖは動力源の回転角加速度に対応したトルク、Ｔ１ａ
はＴ０に対応したトルク）からなる制御トルクを発電電
動機により発生させるものとする。
前記の制御トルク発生タイミングは前記動力源の発生ト
ルクが所定値Ｔ０となる瞬間に略一致し、トルクＴ１＝
Ｔ１ａ＋Ｔ１ｖ・持続時間ｔ１の略パルス状トルクに引
き続き、これと反対方向のトルクＴ２＝Ｔ１ａ−Ｔ１ｖ
・持続時間ｔ２＝ｔ１の略パルス状トルク（ただし、Ｔ
１ｖは動力源の回転角加速度に対応したトルク、Ｔ１ａ
はＴ０に対応したトルク）からなる制御トルクを発電電
動機により発生させるものとする。
【００１０】第３の発明は、第２の発明において、前記
動力源の回転部の慣性モーメントをＩ１、前記発電電動
機の慣性モーメントをＩ２、前記第１の歯車のピッチ円
径をφ１、前記第２の歯車のピッチ円径をφ２とする場
合、上記モーメントＴ１ａを（Ｉ２φ１／Ｉ１φ２）Ｔ
０に略一致させるようにする。
動力源の回転部の慣性モーメントをＩ１、前記発電電動
機の慣性モーメントをＩ２、前記第１の歯車のピッチ円
径をφ１、前記第２の歯車のピッチ円径をφ２とする場
合、上記モーメントＴ１ａを（Ｉ２φ１／Ｉ１φ２）Ｔ
０に略一致させるようにする。
【００１１】第４の発明は、第２または第３の発明にお
いて、前記制御トルク発生の瞬間における動力源のトル
ク勾配の正負に応じて、前記トルクＴ１ｖの発生方向を
切り替えるものとする。
いて、前記制御トルク発生の瞬間における動力源のトル
ク勾配の正負に応じて、前記トルクＴ１ｖの発生方向を
切り替えるものとする。
【００１２】第５の発明は、第２〜第４の発明におい
て、前記制御トルク発生の瞬間における動力源のトルク
勾配の大きさに応じて、前記トルクＴ１ｖの振幅並びに
持続時間ｔ１を可変とする。
て、前記制御トルク発生の瞬間における動力源のトルク
勾配の大きさに応じて、前記トルクＴ１ｖの振幅並びに
持続時間ｔ１を可変とする。
【００１３】第６の発明は、第２〜第５の発明におい
て、前記第１の歯車〜第２の歯車間のバックラッシュ長
がｄである時、持続時間ｔ１がｄ／Ｔ１ｖの二分の一乗
に略比例するようにする。
て、前記第１の歯車〜第２の歯車間のバックラッシュ長
がｄである時、持続時間ｔ１がｄ／Ｔ１ｖの二分の一乗
に略比例するようにする。
【００１４】第７の発明は、第２〜第６の発明におい
て、制御トルク出力後も一定時間の間、発電電動機によ
るトルクＴ１ａの発生を継続させる。
て、制御トルク出力後も一定時間の間、発電電動機によ
るトルクＴ１ａの発生を継続させる。
【００１５】第８の発明は、第１〜第７の発明におい
て、前記発電電動機により、前記動力源のトルク変動を
打ち消す又は低減するためのキャンセルトルクを併せて
出力するようにする。
て、前記発電電動機により、前記動力源のトルク変動を
打ち消す又は低減するためのキャンセルトルクを併せて
出力するようにする。
【００１６】第９の発明は、第１〜第８の発明におい
て、前記動力源と発電電動機は剛結されており、前記動
力源から発電電動機にトルクを伝達する際に動力源及び
発電電動機の軸受部に発生する偶力をもって、動力源の
トルク反作用を打ち消すこととする。
て、前記動力源と発電電動機は剛結されており、前記動
力源から発電電動機にトルクを伝達する際に動力源及び
発電電動機の軸受部に発生する偶力をもって、動力源の
トルク反作用を打ち消すこととする。
【００１７】
【作用】第１の発明にあっては、回転動力源の回転に同
期してある任意のタイミングにおいて、トルクＴ１・持
続時間ｔ１の略パルス状トルクに引き続き、これとは反
対方向のトルクＴ２・持続時間ｔ２の略パルス状トルク
からなる制御トルクを発電電動機により発生させるの
で、ギヤ当接面切り替え時において、接触時に動力源側
ギヤ〜発電電動機ギヤ間の相対速度が０になるように発
電電動機側ギヤを回転させ、歯打ちの衝撃を大幅に低減
することが可能となる。
期してある任意のタイミングにおいて、トルクＴ１・持
続時間ｔ１の略パルス状トルクに引き続き、これとは反
対方向のトルクＴ２・持続時間ｔ２の略パルス状トルク
からなる制御トルクを発電電動機により発生させるの
で、ギヤ当接面切り替え時において、接触時に動力源側
ギヤ〜発電電動機ギヤ間の相対速度が０になるように発
電電動機側ギヤを回転させ、歯打ちの衝撃を大幅に低減
することが可能となる。
【００１８】第２の発明では、前記制御トルク発生タイ
ミングは前記動力源の発生トルクがＴ０となる瞬間に略
一致し、トルクＴ１＝Ｔ１ａ＋Ｔ１ｖ・持続時間ｔ１の
略パルス状トルクに引き続き、トルクＴ２＝Ｔ１ａ−Ｔ
１ｖ・持続時間ｔ２＝ｔ１の略パルス状トルクからなる
制御トルクを発電電動機により発生させることにより、
最短時間でギヤ当接面の移動を行うことができ、高い応
答性を確保できる。
ミングは前記動力源の発生トルクがＴ０となる瞬間に略
一致し、トルクＴ１＝Ｔ１ａ＋Ｔ１ｖ・持続時間ｔ１の
略パルス状トルクに引き続き、トルクＴ２＝Ｔ１ａ−Ｔ
１ｖ・持続時間ｔ２＝ｔ１の略パルス状トルクからなる
制御トルクを発電電動機により発生させることにより、
最短時間でギヤ当接面の移動を行うことができ、高い応
答性を確保できる。
【００１９】第３の発明では、前記動力源の回転部の慣
性モーメントをＩ１、前記発電電動機の慣性モーメント
をＩ２、前記第１の歯車のピッチ円径をφ１、前記第２
の歯車のピッチ円径をφ２とする場合、上記モーメント
Ｔ１ａを（Ｉ２φ１／Ｉ１φ２）Ｔ０に略一致させるこ
とにより、動力源がトルクＴ０を発生している場合でも
動力源側ギヤと発電電動機側ギヤの相対運動が等速運動
となり、トルク制御が容易になるという効果がある。
性モーメントをＩ１、前記発電電動機の慣性モーメント
をＩ２、前記第１の歯車のピッチ円径をφ１、前記第２
の歯車のピッチ円径をφ２とする場合、上記モーメント
Ｔ１ａを（Ｉ２φ１／Ｉ１φ２）Ｔ０に略一致させるこ
とにより、動力源がトルクＴ０を発生している場合でも
動力源側ギヤと発電電動機側ギヤの相対運動が等速運動
となり、トルク制御が容易になるという効果がある。
【００２０】第４の発明では、前記制御トルク発生の瞬
間における動力源のトルク勾配の正負に応じて、前記ト
ルクＴ１ｖの発生方向を切り替えることにより、動力源
側ギヤに対する発電電動機側ギヤの相対的な回転方向を
制御し、トルク負荷方向によらず歯打ち衝撃を低減する
ことができる。
間における動力源のトルク勾配の正負に応じて、前記ト
ルクＴ１ｖの発生方向を切り替えることにより、動力源
側ギヤに対する発電電動機側ギヤの相対的な回転方向を
制御し、トルク負荷方向によらず歯打ち衝撃を低減する
ことができる。
【００２１】第５の発明では、前記制御トルク発生の瞬
間における動力源のトルク勾配の大きさに応じて、前記
トルクＴ１ｖの振幅並びに持続時間ｔ１を可変とするこ
とにより、発電電動機側ギヤの回転応答性を可変的に制
御でき、広い運転領域で歯打ち衝撃を低減できる。
間における動力源のトルク勾配の大きさに応じて、前記
トルクＴ１ｖの振幅並びに持続時間ｔ１を可変とするこ
とにより、発電電動機側ギヤの回転応答性を可変的に制
御でき、広い運転領域で歯打ち衝撃を低減できる。
【００２２】第６の発明では、前記第１の歯車〜第２の
歯車間のバックラッシュ長がｄである時、持続時間ｔ１
がｄ／Ｔ１ｖの二分の一乗に略比例することにより、制
御時のトルク値とそのときのトルク勾配の２つの値から
出力トルクの波形が決定でき、トルク制御が簡単にな
る。
歯車間のバックラッシュ長がｄである時、持続時間ｔ１
がｄ／Ｔ１ｖの二分の一乗に略比例することにより、制
御時のトルク値とそのときのトルク勾配の２つの値から
出力トルクの波形が決定でき、トルク制御が簡単にな
る。
【００２３】第７の発明では、制御トルク出力後も一定
時間の間、発電電動機によるトルクＴ１ａの発生を継続
することにより、制御後の歯の浮きや急激なトルク負荷
の上昇を防ぐことが可能となる。
時間の間、発電電動機によるトルクＴ１ａの発生を継続
することにより、制御後の歯の浮きや急激なトルク負荷
の上昇を防ぐことが可能となる。
【００２４】第８の発明では、前記発電電動機により、
前記動力源のトルク変動を打ち消す又は低減するための
キャンセルトルクを併せて出力することにより、歯打ち
騒音と動力源のトルク変動の両方を低減できる効果があ
る。
前記動力源のトルク変動を打ち消す又は低減するための
キャンセルトルクを併せて出力することにより、歯打ち
騒音と動力源のトルク変動の両方を低減できる効果があ
る。
【００２５】第９の発明では、前記動力源と発電電動機
は剛結されており、前記動力源から発電電動機にトルク
を伝達する際に動力源及び発電電動機の軸受け部に発生
する偶力をもって、動力源のトルク反作用を打ち消すこ
とにより、歯打ち騒音と系全体のロール振動の両方を低
減することが可能となる。
は剛結されており、前記動力源から発電電動機にトルク
を伝達する際に動力源及び発電電動機の軸受け部に発生
する偶力をもって、動力源のトルク反作用を打ち消すこ
とにより、歯打ち騒音と系全体のロール振動の両方を低
減することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の最適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
を図面に基づいて説明する。
【００２７】図１〜図９に示す第１の実施形態は、本発
明によるギヤノイズ低減装置を内燃機関に取り付けられ
た発電電動機について適用した場合を示すものである。
明によるギヤノイズ低減装置を内燃機関に取り付けられ
た発電電動機について適用した場合を示すものである。
【００２８】図１において、１はエンジン本体、２は発
電電動機、３はエンジンのクランク角センサ、４はコン
トローラ、５はコントローラ４からの制御信号を発電電
動機２のトルクに変換するためのインバータ、６は発電
電動機２からの発電エネルギーを蓄積し、かつ電動機と
して駆動させる場合の電力を供給するためのバッテリー
（又はキャパシター）である。
電電動機、３はエンジンのクランク角センサ、４はコン
トローラ、５はコントローラ４からの制御信号を発電電
動機２のトルクに変換するためのインバータ、６は発電
電動機２からの発電エネルギーを蓄積し、かつ電動機と
して駆動させる場合の電力を供給するためのバッテリー
（又はキャパシター）である。
【００２９】エンジン本体１と発電電動機２は、例えば
図２に示すように、エンジン側のフライホイール又はド
ライブプレート７（以下、フライホイールと称する）上
に設けられたギヤ７ａに発電電動機側のギヤ８を噛み合
わせ、動力の授受を行うようになっている。
図２に示すように、エンジン側のフライホイール又はド
ライブプレート７（以下、フライホイールと称する）上
に設けられたギヤ７ａに発電電動機側のギヤ８を噛み合
わせ、動力の授受を行うようになっている。
【００３０】次に、発電電動機２に制御トルクを付加す
ることにより、歯打ち衝撃を低減する原理（メカニズ
ム）について説明する。
ることにより、歯打ち衝撃を低減する原理（メカニズ
ム）について説明する。
【００３１】いま、フライホイール７を含むエンジン側
の回転部の慣性モーメントをＩ１、発電電動機側の回転
部の慣性モーメントをＩ２、フライホイール７のギヤ７
ａのピッチ円半径をｒ１、発電電動機のギヤ８のピッチ
円半径をｒ２とする（ただし以下において、ピッチ円半
径ｒ１，ｒ２の代わりにピッチ円径φ１，φ２を用いる
こともできる）。
の回転部の慣性モーメントをＩ１、発電電動機側の回転
部の慣性モーメントをＩ２、フライホイール７のギヤ７
ａのピッチ円半径をｒ１、発電電動機のギヤ８のピッチ
円半径をｒ２とする（ただし以下において、ピッチ円半
径ｒ１，ｒ２の代わりにピッチ円径φ１，φ２を用いる
こともできる）。
【００３２】なお、ここでは発電電動機側の回転部の慣
性モーメントは、トルクバランサーの役割も兼ねてい
る。
性モーメントは、トルクバランサーの役割も兼ねてい
る。
【００３３】図３は、実際のエンジンにおけるクランク
軸のトルク変動を示したもので、エンジン回転２次の周
期でトルクが大きく変動していることが分かる。トルク
の符号は図２において時計回りを正とする。ここで、ト
ルク制御を行う時点での軸トルク値をＴ０とし、制御モ
ーメントが付加される時間は十分短いため制御中のクラ
ンク軸トルク値Ｔ０は一定に近似できると仮定する。さ
らに、フライホイール７のギヤ７ａ及び発電電動機ギヤ
８のピッチ円半径ｒ１、ｒ２は噛み合い部に比べて十分
大きく、噛み合い部の運動は、図４に示すように直線運
動に近似しているものとみなすことができる。なお、図
中ｄはバックラッシ長を表す。
軸のトルク変動を示したもので、エンジン回転２次の周
期でトルクが大きく変動していることが分かる。トルク
の符号は図２において時計回りを正とする。ここで、ト
ルク制御を行う時点での軸トルク値をＴ０とし、制御モ
ーメントが付加される時間は十分短いため制御中のクラ
ンク軸トルク値Ｔ０は一定に近似できると仮定する。さ
らに、フライホイール７のギヤ７ａ及び発電電動機ギヤ
８のピッチ円半径ｒ１、ｒ２は噛み合い部に比べて十分
大きく、噛み合い部の運動は、図４に示すように直線運
動に近似しているものとみなすことができる。なお、図
中ｄはバックラッシ長を表す。
【００３４】この状態では回転トルクＴ０が存在するた
め、フライホイール７のギヤ７ａと発電電動機ギヤ８間
には反力Ｎを介しての力の伝達が行われるが、説明の便
宜上、両者の間に力の受け渡しがない方が、歯打ち衝撃
低減の原理の説明が容易となるため、発電電動機側にト
ルクＴ１ａを発生させて両者の間に力の受け渡しがない
状態を作ることにする。
め、フライホイール７のギヤ７ａと発電電動機ギヤ８間
には反力Ｎを介しての力の伝達が行われるが、説明の便
宜上、両者の間に力の受け渡しがない方が、歯打ち衝撃
低減の原理の説明が容易となるため、発電電動機側にト
ルクＴ１ａを発生させて両者の間に力の受け渡しがない
状態を作ることにする。
【００３５】そのためには、フライホイール側の加速度
ａ１＝Ｔ０・ｒ１／Ｉ１と、発電電動機側ギヤの加速度
ａ２＝−Ｔ１ａ・ｒ２／Ｉ２とが同一の値を取ればよい
（すなわち、ａ１＝ａ２）。そこで、これを解いてＴ１
ａについて整理すると、 Ｔ１ａ＝−（Ｉ２・ｒ１／Ｉ１・ｒ２）Ｔ０ …（１） となる。上式の中に（−）の符号がつくのは、トルク符
号を時計回転方向に（＋）と定めているためである。上
記トルクを発電電動機に付加することにより、フライホ
イール側の加速度と発電電動機側ギヤの加速度は同一と
なり、相対的にはお互いが静止している状態を瞬間的に
ではあるが作り出すことができる。
ａ１＝Ｔ０・ｒ１／Ｉ１と、発電電動機側ギヤの加速度
ａ２＝−Ｔ１ａ・ｒ２／Ｉ２とが同一の値を取ればよい
（すなわち、ａ１＝ａ２）。そこで、これを解いてＴ１
ａについて整理すると、 Ｔ１ａ＝−（Ｉ２・ｒ１／Ｉ１・ｒ２）Ｔ０ …（１） となる。上式の中に（−）の符号がつくのは、トルク符
号を時計回転方向に（＋）と定めているためである。上
記トルクを発電電動機に付加することにより、フライホ
イール側の加速度と発電電動機側ギヤの加速度は同一と
なり、相対的にはお互いが静止している状態を瞬間的に
ではあるが作り出すことができる。
【００３６】このような状態において、歯打ち衝撃を起
こさずにギヤの当接面を変更することは、言い換えれ
ば、図５において、発電電動機側ギヤ８を初速＝終速＝
０の条件で図５（Ａ）の状態から（Ｂ）の状態に移行さ
せることに等しい。
こさずにギヤの当接面を変更することは、言い換えれ
ば、図５において、発電電動機側ギヤ８を初速＝終速＝
０の条件で図５（Ａ）の状態から（Ｂ）の状態に移行さ
せることに等しい。
【００３７】現象が刹那的であることを考えると、この
移行は最短時間で完了することが望ましいが、発電電動
機の最大トルク値は有限であるため、移行時間を限りな
く小さくすることはできない。
移行は最短時間で完了することが望ましいが、発電電動
機の最大トルク値は有限であるため、移行時間を限りな
く小さくすることはできない。
【００３８】このような問題は、制御入力に不等式拘束
がある場合の最適制御問題として解くことができる（例
えば、加藤憲一郎著「工学的最適制御」Ｐ.１３５〜１
３８東京大学出版会 参照）。
がある場合の最適制御問題として解くことができる（例
えば、加藤憲一郎著「工学的最適制御」Ｐ.１３５〜１
３８東京大学出版会 参照）。
【００３９】これによって得られる結果は、図６に示す
ように前半でフル加速、後半でフル減速するパターンと
なる。このときの加速度を±ａｍａｘとすると、ａｍａ
ｘと持続時間ｔの間には次式の関係が成立する。
ように前半でフル加速、後半でフル減速するパターンと
なる。このときの加速度を±ａｍａｘとすると、ａｍａ
ｘと持続時間ｔの間には次式の関係が成立する。
【００４０】ｄ／２＝ａｍａｘ・ｔ2／２ …（２） この時の発電電動機の発生トルクをＴ１ｖとすると、 Ｔ１ｖ＝−Ｉ２・ａｍａｘ／ｒ２ …（３） であるから、（２）、（３）式よりａｍａｘを消去して ｔ＝（−ｄ・Ｉ２／Ｔ１ｖ・ｒ２）1/2 …（４） この（４）式は、Ｔ１ｖを大きく取ると持続時間ｔが短
くなることを示している。
くなることを示している。
【００４１】最終的に発電電動機が発生する制御トルク
は、図７に示すように上記のＴ１ａとＴ１ｖを足し合わ
せたものとなる。この場合、ギヤの移行が終了した時点
でもクランク軸（フライホイール）側にトルクＴ０が残
っているため、その瞬間に発電電動機側のトルクを０に
してしまうとせっかく図５（Ｂ）の状態で接したフライ
ホイール側ギヤがまた浮き上がって離れてしまう。それ
を防ぐために制御終了後もしばらくの間は発電電動機に
トルクＴ１ａを発生させ、発電電動機側ギヤでフライホ
イール側ギヤを押し続ける必要がある。
は、図７に示すように上記のＴ１ａとＴ１ｖを足し合わ
せたものとなる。この場合、ギヤの移行が終了した時点
でもクランク軸（フライホイール）側にトルクＴ０が残
っているため、その瞬間に発電電動機側のトルクを０に
してしまうとせっかく図５（Ｂ）の状態で接したフライ
ホイール側ギヤがまた浮き上がって離れてしまう。それ
を防ぐために制御終了後もしばらくの間は発電電動機に
トルクＴ１ａを発生させ、発電電動機側ギヤでフライホ
イール側ギヤを押し続ける必要がある。
【００４２】発電電動機の制御トルクは制御を短時間で
終わらせることからは、常に最大値を使用することが望
ましいが、ギヤの移動をより確実に（穏やかに）行うと
いうこと、及び電力変動を抑制するということからは、
時間が許す限り制御トルクの値は小さく抑えることも望
まれる。
終わらせることからは、常に最大値を使用することが望
ましいが、ギヤの移動をより確実に（穏やかに）行うと
いうこと、及び電力変動を抑制するということからは、
時間が許す限り制御トルクの値は小さく抑えることも望
まれる。
【００４３】そのため、トルク変化の穏やかな場所では
制御トルクを小さめに取り、トルク変化の大きな場所で
は制御トルクを大きく取るといった工夫も必要となる。
制御トルクを小さめに取り、トルク変化の大きな場所で
は制御トルクを大きく取るといった工夫も必要となる。
【００４４】以上のことをふまえて、発電電動機に対す
る信号入力から制御トルク出力までの流れを、図８のフ
ローチャートに基づいて説明する。
る信号入力から制御トルク出力までの流れを、図８のフ
ローチャートに基づいて説明する。
【００４５】まず、ステップ１０２でエンジン回転速度
を入力する。発電電動機のトルク応答早さの限界から、
エンジン回転速度がある値以上になると制御が困難にな
るため、ステップ１０３でエンジン回転速度がある値を
超えると制御を行わないという判断を行う。
を入力する。発電電動機のトルク応答早さの限界から、
エンジン回転速度がある値以上になると制御が困難にな
るため、ステップ１０３でエンジン回転速度がある値を
超えると制御を行わないという判断を行う。
【００４６】制御可能と判断した場合は、クランク角セ
ンサからのパルス間隔から算出したクランク軸回転角速
度ωをステップ１０４で読み込む。読み込んだ回転角速
度は回転角加速度及びその微分値の算出に使用するため
に数ループ分メモリに記憶させておく。またメモリには
クランク軸周りの等価慣性モーメント値を記憶させてお
き、ステップ１０５で、算出した回転角加速度及びその
微分値に等価慣性モーメント値をかけ合わせてクランク
軸トルクＴ及びその微分値（トルク勾配）Ｔ’を求め
る。
ンサからのパルス間隔から算出したクランク軸回転角速
度ωをステップ１０４で読み込む。読み込んだ回転角速
度は回転角加速度及びその微分値の算出に使用するため
に数ループ分メモリに記憶させておく。またメモリには
クランク軸周りの等価慣性モーメント値を記憶させてお
き、ステップ１０５で、算出した回転角加速度及びその
微分値に等価慣性モーメント値をかけ合わせてクランク
軸トルクＴ及びその微分値（トルク勾配）Ｔ’を求め
る。
【００４７】ここでエンジン側のトルクが所定値Ｔ０に
達したときに歯打ち防止の制御を行うものとし、ステッ
プ１０６では、今現在のトルクＴがトルクＴ０に接近
し、かつまだ通過前であることを判断した場合にトルク
制御を行う。トルク制御を行う場合は、Ｔ＋Ｔ’ｔｘ＝
Ｔ０から、Ｔ＝Ｔ０となる時間、つまり現時点からトル
クがＴ０に達するまでの時間ｔｘを、ステップ１０７で
一次近似的に推定し、演算時間等を考慮した上でステッ
プ１０８にて制御トルクを発生させるまでのｄｅｌａｙ
量を決定する。
達したときに歯打ち防止の制御を行うものとし、ステッ
プ１０６では、今現在のトルクＴがトルクＴ０に接近
し、かつまだ通過前であることを判断した場合にトルク
制御を行う。トルク制御を行う場合は、Ｔ＋Ｔ’ｔｘ＝
Ｔ０から、Ｔ＝Ｔ０となる時間、つまり現時点からトル
クがＴ０に達するまでの時間ｔｘを、ステップ１０７で
一次近似的に推定し、演算時間等を考慮した上でステッ
プ１０８にて制御トルクを発生させるまでのｄｅｌａｙ
量を決定する。
【００４８】次にステップ１０９にてフライホイールギ
ヤと発電電動機側ギヤの動きをシンクロさせるためのト
ルクＴ１ａの大きさを、Ｔｌａ＝−（Ｉ２・ｒ１／Ｉ１
・ｒ２）Ｔ０として算出し、ステップ１１０でギヤをバ
ックラッシ長ｄ分移動させるためのトルクＴ１ｖをトル
ク勾配Ｔ’の比例量（Ｔ１ｖ＝Ｋ１・Ｔ’）として決定
し（ただし、Ｋ１は比例定数）、これらに基づいて、ス
テップ１１１でトルクの持続時間ｔを、ｔ＝（−ｄ・Ｉ
２／Ｔ１ｖ・ｒ２）1/2として決定する。
ヤと発電電動機側ギヤの動きをシンクロさせるためのト
ルクＴ１ａの大きさを、Ｔｌａ＝−（Ｉ２・ｒ１／Ｉ１
・ｒ２）Ｔ０として算出し、ステップ１１０でギヤをバ
ックラッシ長ｄ分移動させるためのトルクＴ１ｖをトル
ク勾配Ｔ’の比例量（Ｔ１ｖ＝Ｋ１・Ｔ’）として決定
し（ただし、Ｋ１は比例定数）、これらに基づいて、ス
テップ１１１でトルクの持続時間ｔを、ｔ＝（−ｄ・Ｉ
２／Ｔ１ｖ・ｒ２）1/2として決定する。
【００４９】以上の諸量を元にステップ１１２にて制御
トルク波形を決定する。ここでは制御終了後のトルクＴ
１ａ持続時間は固定値ｔｈで設定している。そしてステ
ップ１１３で制御信号を出力する。
トルク波形を決定する。ここでは制御終了後のトルクＴ
１ａ持続時間は固定値ｔｈで設定している。そしてステ
ップ１１３で制御信号を出力する。
【００５０】このように算出した歯打ち防止トルクの波
形をエンジントルク変動と比較したものが図９である。
この図９から分かるように、制御トルクはエンジントル
ク変動波形が一定値Ｔ０とクロスするタイミングで発生
しており、そのときのトルク勾配が大きいほど制御トル
クが急峻に大きな値で付加されていることが理解でき
る。このような制御トルクを発電電動機２に発生させる
ことにより、フライホイール７と発電電動機２との間の
ギヤのギヤノイズが有効に低減できる。
形をエンジントルク変動と比較したものが図９である。
この図９から分かるように、制御トルクはエンジントル
ク変動波形が一定値Ｔ０とクロスするタイミングで発生
しており、そのときのトルク勾配が大きいほど制御トル
クが急峻に大きな値で付加されていることが理解でき
る。このような制御トルクを発電電動機２に発生させる
ことにより、フライホイール７と発電電動機２との間の
ギヤのギヤノイズが有効に低減できる。
【００５１】次に本発明の第２の実施形態を図１０〜図
１２によって説明する。
１２によって説明する。
【００５２】システム構成は図１と同じであるが、発電
電動機２で歯打ち防止トルクだけでなくエンジンのトル
ク変動Ｔｅそのものを打ち消すキャンセルトルクＴｃを
出力することが、第１実施形態と異なる（図１０参
照）。
電動機２で歯打ち防止トルクだけでなくエンジンのトル
ク変動Ｔｅそのものを打ち消すキャンセルトルクＴｃを
出力することが、第１実施形態と異なる（図１０参
照）。
【００５３】このキャンセルトルクを出力することによ
り、クランク軸のトルク変動だけでなく、エンジン全体
のロール振動も低減できる。
り、クランク軸のトルク変動だけでなく、エンジン全体
のロール振動も低減できる。
【００５４】制御のためのフローチャートを図１１に示
す。
す。
【００５５】第１実施形態と異なる主な点はステップ２
１４にてキャンセルトルクと歯打ち防止トルクを併せて
出力すること、また、歯打ち防止制御を行うタイミング
をエンジントルク＝０の点に設定したため、ステップ２
１３で決定する制御トルクの波形がより簡便になってい
ることである。
１４にてキャンセルトルクと歯打ち防止トルクを併せて
出力すること、また、歯打ち防止制御を行うタイミング
をエンジントルク＝０の点に設定したため、ステップ２
１３で決定する制御トルクの波形がより簡便になってい
ることである。
【００５６】なお、キャンセルトルクは図１２のよう
に、エンジン変動トルクを打ち消し合うトルク特性、つ
まりエンジン変動トルクと相似形で、かつ逆位相である
トルク特性に設定される。
に、エンジン変動トルクを打ち消し合うトルク特性、つ
まりエンジン変動トルクと相似形で、かつ逆位相である
トルク特性に設定される。
【００５７】具体的には、ステップ２０４でクランク軸
回転角速度、回転角加速度などに基づいてエンジントル
ク変動に対応したキャンセルトルクＴｃを算出する。ま
た、エンジントルク＝０のときに制御トルクを発生する
ため、ステップ２０９で角速度α＝０となる時間を推定
し、ステップ２１０で歯打ち防止トルク発生ディレイ量
を決定している。
回転角速度、回転角加速度などに基づいてエンジントル
ク変動に対応したキャンセルトルクＴｃを算出する。ま
た、エンジントルク＝０のときに制御トルクを発生する
ため、ステップ２０９で角速度α＝０となる時間を推定
し、ステップ２１０で歯打ち防止トルク発生ディレイ量
を決定している。
【００５８】算出した歯打ち防止トルクの波形をキャン
セルトルクと合成し、エンジントルク変動と比較したの
が図１２である。このような制御トルクを発電電動機２
に発生させることにより、フライホイール７と発電電動
機ギヤ間のギヤノイズが有効に低減できるとともに、エ
ンジンのトルク変動も大幅に低減することが可能とな
り、エンジンのロール振動を抑制できる。
セルトルクと合成し、エンジントルク変動と比較したの
が図１２である。このような制御トルクを発電電動機２
に発生させることにより、フライホイール７と発電電動
機ギヤ間のギヤノイズが有効に低減できるとともに、エ
ンジンのトルク変動も大幅に低減することが可能とな
り、エンジンのロール振動を抑制できる。
【図１】本発明のシステム構成を示す図である。
【図２】発電電動機の駆動レイアウトを示す構成図であ
る。
る。
【図３】エンジンのトルク変動を示す図である。
【図４】噛み合い部を近似的に示す図である。
【図５】噛み合い部の歯の移動を示すもので、（Ａ）は
移動前、（Ｂ）は移動後を表す。
移動前、（Ｂ）は移動後を表す。
【図６】図５において歯打ちを起こさない移動のための
制御パターン（加速度、速度、変位）を示す図である。
制御パターン（加速度、速度、変位）を示す図である。
【図７】制御トルクの波形を示す図である。
【図８】第１の実施形態の制御のフローチャートであ
る。
る。
【図９】歯打ち防止トルクとエンジントルク変動を比較
した図である。
した図である。
【図１０】第２の実施形態において発電電動機によるキ
ャンセルトルク発生を表す構成図である。
ャンセルトルク発生を表す構成図である。
【図１１】第２の実施形態の制御のフローチャートであ
る。
る。
【図１２】発電電動機発生トルクとエンジントルク変動
を比較した図である。
を比較した図である。
１ エンジン本体 ２ 発電電動機 ３ クランク角センサ ４ コントローラ ７ フライホイール ７ａ ギヤ ８ ギヤ
Claims (9)
- 【請求項１】 トルク変動を有する回転動力源と、この
動力源の回転軸に接続された第１の歯車と、前記第１の
歯車に噛み合わされる第２の歯車と、第２の歯車を回転
軸に接続した発電電動機からなるシステムにおいて、前
記動力源の回転に同期したある任意のタイミングにおい
て、トルクＴ１・持続時間ｔ１の略パルス状トルクに引
き続き、これと反対方向のトルクＴ２・持続時間ｔ２の
略パルス状トルクからなる制御トルクを前記発電電動機
により発生させることを特徴とする発電電動機のギヤノ
イズ低減装置。 - 【請求項２】 前記の制御トルク発生タイミングは前記
動力源の発生トルクが所定値Ｔ０となる瞬間に略一致
し、トルクＴ１＝Ｔ１ａ＋Ｔ１ｖ・持続時間ｔ１の略パ
ルス状トルクに引き続き、これと反対方向のトルクＴ２
＝Ｔ１ａ−Ｔ１ｖ・持続時間ｔ２＝ｔ１の略パルス状ト
ルク（ただし、Ｔ１ｖは動力源の回転角加速度に対応し
たトルク、Ｔ１ａはＴ０に対応したトルク）からなる制
御トルクを発電電動機により発生させる請求項１に記載
の発電電動機のギヤノイズ低減装置。 - 【請求項３】 前記動力源の回転部の慣性モーメントを
Ｉ１、前記発電電動機の慣性モーメントをＩ２、前記第
１の歯車のピッチ円径をφ１、前記第２の歯車のピッチ
円径をφ２とする場合、上記トルクＴ１ａを（Ｉ２φ１
／Ｉ１φ２）Ｔ０に略一致させる請求項２記載の発電電
動機のギヤノイズ低減装置。 - 【請求項４】 前記制御トルク発生の瞬間における動力
源のトルク勾配の正負に応じて、前記トルクＴ１ｖの発
生方向を切り替える請求項２又は３に記載の発電電動機
のギヤノイズ低減装置。 - 【請求項５】 前記制御トルク発生の瞬間における動力
源のトルク勾配の大きさに応じて、前記トルクＴ１ｖの
振幅並びに持続時間ｔ１を可変とする請求項２〜４のい
ずれか一つに記載の発電電動機のギヤノイズ低減装置。 - 【請求項６】 前記第１の歯車〜第２の歯車間のバック
ラッシュ長がｄである時、持続時間ｔ１がｄ／Ｔ１ｖの
二分の一乗に略比例する請求項２〜５のいずれか一つに
記載の発電電動機のギヤノイズ低減装置。 - 【請求項７】 制御トルク出力後も一定時間の間、発電
電動機によるトルクＴ１ａの発生を継続する請求項２〜
６のいずれか一つに記載の発電電動機のギヤノイズ低減
装置。 - 【請求項８】 前記発電電動機により、前記動力源のト
ルク変動を打ち消す又は低減するためのキャンセルトル
クを併せて出力する請求項１〜７のいずれか一つに記載
の発電電動機のギヤノイズ低減装置。 - 【請求項９】 前記動力源と発電電動機は剛結されてお
り、前記動力源からの発電電動機にトルクを伝達する際
に動力源及び発電電動機の軸受部に発生する偶力をもっ
て、動力源のトルク反作用を打ち消す請求項１〜８のい
ずれか一つに記載の発電電動機のギヤノイズ低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9175943A JPH1127994A (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | 発電電動機のギヤノイズ低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9175943A JPH1127994A (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | 発電電動機のギヤノイズ低減装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1127994A true JPH1127994A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16004975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9175943A Pending JPH1127994A (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | 発電電動機のギヤノイズ低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1127994A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011122690A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Toyota Motor Corp | 動力伝達装置 |
| EP3190696A1 (en) * | 2002-02-25 | 2017-07-12 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
-
1997
- 1997-07-01 JP JP9175943A patent/JPH1127994A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3190696A1 (en) * | 2002-02-25 | 2017-07-12 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
| JP2011122690A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Toyota Motor Corp | 動力伝達装置 |
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