KR20030038442A

KR20030038442A - 진동 감쇠 장력기

Info

Publication number: KR20030038442A
Application number: KR1020020068311A
Authority: KR
Inventors: 토드케빈비.; 패턴마크이.
Original assignee: 보그워너 인크.
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2003-05-16
Also published as: US6609985B2; EP1310700A3; US20030087713A1; EP1310700A2; JP2003148569A

Abstract

본 발명의 블레이드형 체인 장력기(tensioner)(10, 110)는 체인(16)에 장력을 전달하도록 구성된 슈(30, 130)와, 슈(30, 130)와 결합하는 블레이드 스프링(28, 128)과, 블레이드 스프링(28, 128) 또는 슈(30, 130)에 결합된 압전 변형 요소(35, 135)와, 블레이드 스프링 및 슈 조립체(28/30, 128/130)에서 발생하는 소정의 주파수 또는 주파수 대역을 갖는 진동에 응답해서 블레이드 스프링 및 슈 조립체(28/30, 128/130)에 결합된 센서(33, 133)에 의해 생성된 전압 또는 전압 데이터 신호를 수신하도록 구성된 회로(34, 137)를 포함하며, 회로(34, 137)는 체인 장력기(10, 110)의 진동을 효과적으로 저감시키기 위해 내부에 진동 모멘트를 유발하도록 압전 변형 작동 요소(35, 135)와 작동식으로 상호 작용하도록 되어 있다. 압전 변형 작동 요소(35, 135)와 회로(34, 137)는 본 발명의 다양한 태양에 따라 수동 감쇠 시스템(10) 또는 능동 감쇠 시스템(110)으로서 구성될 수 있다. 본 발명의 체인 장력기(10, 110)는 뛰어난 인장 및 진동 감쇠 성능을 갖는다.

Description

진동 감쇠 장력기{TENSIONER WITH VIBRATIONAL DAMPING}

본 발명은 자동차 타이밍 및 동력 전달 적용예에서 체인 구동에 사용될 수 있는 장력기에 관한 것으로, 특히 진동 감쇠 특징을 갖는 블레이드형 체인 장력기에 관한 것이다.

체인 인장 장치는 체인이 한 세트의 스프라켓 사이에서 이동할 때 동력 전달 체인을 제어하는 데 사용된다. 이런 체인은 일반적으로 적어도 두 개의 개별 스트랜드와, 크랭크샤프트 스프라켓과 같은 구동 스프라켓과 캠 스프라켓과 같은 종동 스프라켓 사이에서 연장된 스팬부 또는 길이부를 갖는다. 체인이 종동 스프라켓을 떠나 구동 스프라켓으로 진입하는 스프라켓 사이의 스트랜드는 주로 구동 스프라켓에 의해 체인 상에 인가되는 힘으로 인한 장력을 받는다. 체인이 구동 스프라켓을 떠나 종동 스프라켓으로 진입하는 스프라켓 사이의 스트랜드는 주로 스트랜드 상에 구동력이 발생되는 않는 관계로 인해 주로 구동 장력이 저감되어 있거나 이완되어 있다. 스프라켓 사이의 중심 거리가 큰 시스템에서, 양 스트랜드는 스프라켓 사이의 이완을 보여줄 수 있다.

결국, 체인 및 스프라켓 시스템의 적절한 작동에 있어 중요한 점은 시스템의 작동 동안 체인 부재들과 스프라켓 사이에 적절한 정도의 결합이 유지되는 것이다. 체인과 스프라켓의 이런 결합을 유지하는 일 태양은 체인 스트랜드에 적절한 정도의 장력을 유지하는 것이다. 체인 장력이 손실되면 체인 스트랜드에는 바람직하지 않은 진동과 소음이 발생할 수 있다. 또한, 체인 장력이 손실되면, 체인이 스프라켓의 치형부로부터 체인이 미끄러지거나 맞물리지 않고, 엔진 효율을 저감시키고, 몇몇 경우에는 시스템 파손을 야기할 가능성이 증가한다. 예컨대, 특히 중요한 점은, 캠 샤프트 타이밍이 몇도 정도만 오정렬되면 엔진이 작동하지 않을 수 있거나 엔진에 손상이 발생할 수 있기 때문에, 내연 기관에서 체인-구동된 캠-샤프트의 경우 체인의 미끄럼을 방지하는 것이다.

체인의 장력은 엔진의 여러 부품들 사이에서 온도 및 선팽창의 넓은 변동으로 인해 달라질 수 있다. 또한, 긴 시간의 사용 동안 체인 구성물의 마모도 또한체인 장력을 감소시킬 수 있다. 또한, 엔진 속도의 변화로 인해 자동차 용도의 체인 장치 상에 발생하는 간헐적인 응력과, 엔진 하중과, 다른 응력 유발 사건은 일시적인 그리고 영구적인 체인 장력을 발생시킨다.

이런 전달 시스템에서 장력을 유지하기 위해, 장력기 장치가 체인 스트랜드를 따라 체인에 대해 장력기 부재를 압박하기 위해 사용되어 왔다. 이런 전달 시스템은 통상적으로 스트랜드 경로를 기계적으로 편향시키고 체인 상에 원하는 정도의 장력을 효율적으로 전달하도록 체인을 압박한다. 이런 기능을 수행하기 위한 현행 장력기 장치는 플라스틱으로 제조된 비교적 편평한 슈와 장력을 받으며 연동된 하나 이상의 호형 블레이드 스프링을 이용하는 블레이드 스프링 장력기를 포함한다. 블레이드 스프링 장력기는 체인이 플라스틱 슈를 가로질러 운행하도록 함으로써 작동한다. 슈 내에 삽입된 스프링 블레이드(들)로 인해 슈는, 예컨대 그 표면을 가로질러 주행되는 슈의 접촉으로 인해, 슈가 가열됨에 따라 보다 호 형상으로 휘어지거나 변형된다. 예컨대, 미국 특허 제3,490,302호는 블레이드 스프링이 홀 및 핀 조합을 통해 슈와 기계적으로 연동하도록 장착된 이런 체인 장력기를 개시한다. 미국 특허 제4,921,472호는 핀을 사용하지 않고 슈의 단부의 통로를 거쳐 슈와 기계적으로 연동된 블레이드 스프링을 갖는 블레이드 스프링 장력기를 개시한다. 미국 특허 제5,266,066호는 블레이드 스프링이 호 형상으로 형성된 간단한 직사각형 금속 밴드로부터 제조되고 슈에 하중을 가하기 위해 슈의 포켓과 연동된 다른 블레이드 스프링 체인 장력기를 개시한다.

불행하게도, 종래의 블레이드형 장력기는 소정의 단점들을 갖는다. 그 하나로써, 종래의 블레이드형 장력기는 체인의 진동을 오래끌도록 하는 경향이 있다. 엔진의 가혹한 작동 조건은 체인에서의 장력 변동을 유발한다. 예컨대, 캠 샤프트 및 크랭크 샤프트는 체인 장력을 크게 변동시키는 비틀림 진동을 유발할 수 있다. 또한, 갑작스런 장력 진동으로 인해 체인은 체인 강성에 따라 신장될 수 있다. 블레이드 스프링은 비틀림 진동에 의해 전달된 체인의 변동 장력에 대해 반응한다. 진동 주파수에 따라, 블레이드 스프링의 스프링 힘은 체인 진동을 오래끌도록 하는 공진 진동과 반응할 수 있다. 체인 인장 시스템에서 이들 부주의한 진동을 가능한 무력화시키고 체인 상에서 일정한 장력을 유지하는 것이 바람직하다.

이런 진동 문제를 처리하기 위한 하나의 종래의 기술로서, 적어도 소정의 제한된 조건 하에서, 미국 특허 제5,462,493호는 하나의 슈가 체인에 장력을 전달도록 제조되고 블레이드 스프링에 연결된 다른 슈와 오버랩된 한 쌍의 슈로 구성된 이중 블레이드 스프링 장력기를 개시한다. 이중 블레이드 스프링 장력기는 체인 진동과 수직 진동을 감쇠시키기 위해 오버래핑 슈를 사용함으로써 수동 기계적 감쇠 특성을 발생시킨다.

이런 진전에도 불구하고, 종래의 블레이드 스프링 인장 시스템은 일반적으로 그 적용예에 있어서 비교적 짧은 체인 스트랜드와 낮은 동적 하중을 포함한 체인 인장 시스템에 제한된다. 보다 특별하게는, 종래의 블레이드 스프링 장력기는 충분한 감쇠능이 부족하고 그리고/또는 체인 인장을 위한 보다 힘든 환경에서의 시스템 공진시 부적절한 장력 제어를 제공하기 때문에, 종래의 블레이드 스프링 장력기는 일반적으로 긴 스트랜드 또는 높은 동적 하중을 포함한 인장 시스템 상에서 요구되거나 필요한 만큼 작동하지 않는다. 타이밍 체인은, 체인과 결합하는 스프라켓뿐만 아니라 엔진 블록을 거쳐 전달되는 토오크 및 캠 엔진 진동과 같은, 엔진에서 주기적인 장력 유발을 받는다. 비록 몇몇 순 진동 주파수가 발생할 수 있으며 또 흔히 발생하지만, 인장 시스템에 작용하는 힘들은 축적되거나 상쇄될 수 있다.

결국, 긴 스트랜드 및/또는 높은 동적 하중을 포함하는 체인 인장 시스템에서, 유압 체인 장력기 장치는 일정한 체인 장력을 유지하고 체인 운동을 감쇠하는 이중 기능을 제공하도록 고안되고 사용되어 왔다. 유압 장력기는 통상적으로 챔버 안쪽으로 활주 가능하게 끼워지고 체인에 장력을 제공하도록 스프링에 의해 외향 편의된 플런저를 갖는다. 오일 펌프 등과 같은 외부 공급원으로부터의 유압은 장치의 하우징에 형성된 통로와 체크 밸브를 거쳐 챔버 내로 흐른다. 플런저는 주로 내부 스프링이나 유사한 구조에 의해 체인에 대해 외향으로, 장력기 아암에 대해 직접적으로 이동할 수 있고, 플런저 위치는 하우징 내의 유압에 의해 대부분에서 유지된다. 장력기 아암 또는 슈우와 함께 사용되는 이런 유압 장력기가 미국 특허 제5,967,921호에 개시된다.

유압 체인 장력기를 사용하는 진동 감쇠 기구에 있어서, 체인이 그 경로를 횡단할 때, 체인은 진동하거나 "킥(kick)"할 수 있서서 체인이 장력기 아암을 누르게 된다. 진동 또는 킥의 힘은 장력기 장치로 전달되고, 이로써 유압 플런저는 체인으로부터 역방향으로 이동된다. 이런 역방향 이동은 챔버로부터 유출된 유체의 흐름이 체크 밸브 조립체에 의해 억제됨에 따라 챔버의 유압 유동에 의해 저항된다. 이런 경우, 장력기는 소위 비-복귀 기능을 얻는다. 즉, 플런저의 이동은 (체인쪽) 일 방향으로는 비교적 용이하지만 역방향으로는 어렵다. 또한, 래크 및 래칫 조립체가 기계적 비복귀 기능을 제공하기 위해 사용될 수도 있다.

불행하게도, 유압 장력기는 종래의 블레이드 스프링형 체인 장력기에 비해 비교적 고가일 수 있다. 또한, 몇몇 적용예에서, 종래의 유압 장력기의 크기와 부피는 이런 장력기를 장착해서 작동하는데 어려움을 줄 수 있다. 종래의 유압 장력기의 크기로 인해 발생한 이런 난점을 극복하기 위해, 체인 조립체로부터 떨어져서 유압 장력기를 장착할 수 있는 레버 시스템이 사용되어 왔다. 레버 시스템을 통해서, 유압 장력기는 체인 조립체의 하나 이상의 스트랜드 상에 압력을 전달함으로써 체인 장력을 유지한다. 그러나, 이런 레버 기구는 장력기 시스템을 복잡하게 하고, 보수 비용, 문제들 및 설치 실패가 증가함에 수반하여 또다른 이동 부품을 포함한다. 이런 피봇된 레버 기구를 사용하면 체인 진동을 감쇠시키는 유압 장력기의 능력은 감소할 수도 있다. 또한, 유압 장력기의 통상의 로드 및 피스톤 설계를 기계적으로 제한함으로써 체인의 수명 동안 유압 장력기가 가질 수 있는 이완의 양을 제한할 수 있다.

예컨대, 스키, 차체 패널, 비행기 및 차량 작업자/승객 캐빈에서의 소음 감쇠, 세탁기 패널 및 LED "섬광" 기능성 스니커즈에서와 같은 심미적 용도와 같이, 진동 또는 음향 감쇠를 포함하는 몇몇 특정 적용예에서, 압전 재료의 사용이 제안되어 실행되어 왔다. 압전기는, 티탄산바륨 및 납 지르콘산염 티탄산염(lead zirconate titanate)(즉, PZT)과 같은 제조 세라믹뿐만 아니라 수정, 로셀염 및 토르말린의 천연 결정을 포함하는 임의의 등급의 결정성 "압전" 재료의 성질이다. (예컨대, 누르거나, 압착하거나, 스트레칭 등에 의해) 기계적 압력이 압전 재료에 가해질 때, 결정 구조는 인가된 압력에 비례하는 전압을 발생시킨다. 역으로, 전기장이 인가될 때, 결정 구조는 형상이 변화되고, 따라서 재료의 치수 변화를 발생시키는 것으로 여겨진다.

대부분의 경우, 동일 요소가 어느 한 작동을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 양의 전압이 압전 재료에 z-방향으로 인가되면, 직사각형 고체 조각은 일 방향(z-방향)으로 팽창하고 다른 두 방향(x-y)과 수축하며, 전압이 역으로 인가되면, 조각은 z-방향으로 수축하고 x-y 방향으로 팽창한다. 따라서, 압전 모터(즉, 작동기)는 전기 에너지를 기계적 에너지로 전환하며, 압전 제너레이터(즉, 생성기)는 기계적 에너지를 전기 에너지로 전환한다. 이형 압전 작동기는 서로에 대해 연속해서 서로 영구 접합되어 위상-역전 배선된 압전 재료로 된 두 개의 편평한 박층을 포함한다. 하나의 층이 팽창할 때, 다른 층은 수축함으로써, 작동기가 마치 바이-메탈 스트립과 같이 변형되도록 한다.

1995년 경, 매사츄세츠주 캠브리지의 액티브 콘트롤 엑스퍼츠(Active control Experts, ACX, 현 사이머(Cymer) 인크의 부서)는 K2 "포(Four)" 스키로 판매되는 스키에서의 진동을 저감시키기 위해 수동 공진 회로를 갖는 이런 이중층 압전 기술을 사용하였다. ACX 장치는 우선 기계적 에너지를 전기로 전환시키고 그후 분기(shunt) 회로가 스키 성능에 역작용을 주는 진동 모드만을 감쇠하도록 동조된 저항성 분기를 거쳐 전기를 통과시킴으로써 기계적 에너지를 열로 소산시킨다. 압전 작동기에는 또한 고속 제트 비행기의 미부에서 겪는 무작위적인 버핏 진동을 저감시킬 목적으로 능동 디지털 신호 프로세싱(DSP)이 마련되었다. 이들 종래 진동 시스템에서의 소산 하중은 분기 저항 회로가 리지스터를 가로지르는 대전 전위를 소산시킴으로서 생성된 열을 견딜 수 있도록 비교적 낮다. 이들 시스템은 고 rpm 동역학 시스템 등을 포함하지 않았다.

발명의 명칭이 "굽힘 진동을 겪는 구조물의 능동 진동 제어"인 미국 특허 제5,458,222호는 굽힘 진동이 상쇄되도록 구조물을 프리스트레스 처리(prestress)하기 위해 AC 신호에 의해 압전 작동된, 제트 엔진 덕트 또는 세탁기 패널과 같은 패널 상의 압전 변환기를 개시한다.

발명의 명칭이 "능동 음향 라이너"인 미국 특허 제5,498,127호는 제트 엔진에서의 소음을 저감시키도록 구동된 흡기 팬 영역 둘레의 압전 패널을 지지하는 강성 지지판을 개시한다.

발명의 명칭이 "모터 차량용 승객 구역 소음 감쇠 장치"인 미국 특허 제5,812,684호는 진동의 기본 노드를 따르는 지점에서 차량의 측면 유리에 부착된 압전 센서 및 압전 작동기를 개시하며, 작동기는 센서에 의해 생성된 신호에 역위상으로 진동된다.

발명의 명칭이 "차량 패널용 진동 제어 장치"인 미국 특허 제6,138,996호는 진동에 의해 생성된 패널의 응력을 상쇄시킴으로서 패널의 강성을 효과적으로 증가시키는 데 사용되는 압전 요소를 개시한다. 단일한 전기 기계적 변환기를 포함하는 모듈이 자동차 프레임 부재의 일 측면에 적용되거나, 다르게는 패널 부재의 대향하는 양 측면 상에 개재된다. 미국 특허 제6,138,996호는 또한 진동을 저감시기위해 공진 회로를 사용하는 것을 개시한다.

발명의 명칭이 "표면에 의해 방사된 소음을 능동 억제하는 장치"인 미국 특허 제6,178,246호는 차량 본체 벽에 대한 소음 억제 작동기와 축방향 감지 압전 소음 센서를 개시한다. 또한, 미국 특허 제5,656,882호, 제5,687,462호 및 제5,857,694호는 다양한 적용예에 적절한 압전 감쇠기를 개시한다.

체인을 위한 블레이드 스프링 인장 시스템은 통상적으로, 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 표면을 지지하는 이동식 타이밍 체인 및 동력 전달기과 같이 아주 동적인 시스템에 사용된다. 블레이드 스프링 및 슈 조립체는 평행 위치에서 일반적으로 정지되고, 체인에서의 이완에 응답해서 이완을 완화시킨다. 따라서, 블레이드 스프링 및 슈 조립체는 흔히 체인이 인장되는 동안 상당한 힘을 받는다. 체인과 그 스프라켓의 결합과 관련된 충격에 더불어, 충격과 기계적 힘이 엔진 블럭을 통해 발생하며, 흔히 이들 공급원으로부터 체인을 거쳐 블레이드 스프링 장력기로 직접 그리고 간접 전달된다. 동적인 그리고 높은 응력 환경의 다른 시스템의 장력기에도 유사한 힘이 발생한다. 많은 적용예에서, 이러한 이들 힘은 일정한 진동 주파수로 재발한다. 예컨대, 타이밍 체인은 5000 rmp에서 회전될 때 5000 Hz로 공진할 수 있다. 많은 경우, 관련된 진동 에너지가 블레이드 스프링과 슈 조립체로 전달되며, 여러 번, 마모를 가속할 수 있고, 블레이드 장력기 시스템, 체인 시스템, 체인 스프라켓 및 관련된 시스템의 내구성을 저감시킬 수 있다. 또한, 적은 수의 실린더를 갖지만 고 rpm에서 작동되는 차량 엔진을 설계하고자 하는 몇몇 경우에서의 소망도 또한 체인 진동을 증가시키는 이유가 될 수 있다. 본 발명은 블레이드 장력기에서의 이러한 진동을 효과적으로 저감시키도록 진동을 제어한다.

본 발명에 따르면, 지지면에 부착 가능한 슈와, 슈와 결합하는 블레이드 스프링과, 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 작동식으로 결합된 압전 변형 작동 요소와, 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 결합된 센서 요소에 의해 생성된 센서 신호를 수신하도록 되어 있는 회로를 포함하며, 회로는 회로에 의해 수신된 센서 신호가 소정의 주파수 또는 소정의 주파수 대역으로 발생하는 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 진동과 관련될 때 체인 턴셔너에서의 진동을 효과적으로 흡수해서 소거하기 위해 내부에 진동 모멘트를 유발하도록 압전 변형 작동 요소와 상호 작용한다. 본 발명의 감쇠된 블레이드형 체인 장력기는, 블레이드 장력기의 마모나 피로를 감소시킴으로써 내구성을 증가시키고 사용 수명을 연장시키기 위해, 일반적으로 차량의 다른 부품들로부터 블레이드 장력기로 전달된 다른 진동뿐만 아니라, 특히 체인에 의해 유발된 진동에 관한 문제를 직접 해결하고자 하는 것이다.

수동 체인 장력기 감쇠 시스템과 관련된 본 발명의 일반적인 일 태양에서, 회로는 제어될 체인 장력기의 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 진동의 소정의 공진 주파수 또는 주파수 대역으로 동조된 수동 아날로그 공진 회로를 포함한다. 소정의 공진 주파수 또는 주파수 대역의 진동이 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 발생할 때, 진동하는 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 결합된 센서 요소로 전달되는 기계적 응력 또는 동작은 공진 회로로 공급되는 센서 신호로 전환된다. 소정의 공진 주파수 또는 주파수 대역으로 진동하는 블레이드 스프링 또는 슈와 관련된 센서신호를 수신하는 것에 대한 응답에서, 수동 아날로그 공진 회로는 진동형 기계적 에너지를, 이것이 결합된 압전 변형 작동 요소에서의 진동 모멘트를 효과적으로 유발하도록 전압과 주파수와 위상을 갖는 전기 에너지로 전환하며, 전기 에너지는 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 진동을 상쇄하고 무력화시킨다.

본 발명의 수동 감쇠 실시예의 일 태양에서, 센서 요소는 진동에 의해 유발된 응력을 전압으로 확인되는 전기 에너지로 전환하는 블레이드 또는 슈에 부착된 압전 변환기 요소를 포함한다. 소정의 공진 주파수 또는 주파수 대역의 진동이 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 발생할 때, 압전 감지 요소에서 생성된 전압은 수동 아날로그 공진 회로에 의해 위상 역전되고 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 기계적으로 결합된 제2 압전 변환기 요소로 재공급된다. 제2 압전 변환기 요소는 역전된 전압을 물리적 응력으로 전환시키기 위한 변형 액츄에이너 요소로서 사용되며, 이로써 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 진동을 상쇄하고 무력화시키는 변형 작동 요소에서의 물리적 변형을 야기한다.

일반적으로, 대략 단일 주파수 또는 주파수 대역에 걸쳐 압전 변형 작동 요소로 전압을 역전시켜서 공급하기 위해 수동 아날로그 공진 회로를 동조시키는 결정은 고효율 감쇠와 기능적 대역폭(Q-계수) 사이의 균형을 고려하여야 한다. 이상적으로, 아날로그 공진 회로는 출력 신호가 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 공진 주파수를 상쇄시키기에 최적 효율을 갖게 되도록 입력 센서 신호의 위상과 진폭을 역전시킨다. 일반적으로, 수동 아날로그 공진 회로에서 동조된(걸러진) 주파수 대역이 넓으면, 감쇠 효율은 더 낮아진다(즉, 역전된 전압의 진폭의 절대값은 대역폭작용도를 증가시키는 기능으로서 감지된 입력 전압에 대해 비교적 작게 된다). 감쇠 효율은 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 공진 진동의 저감 또는 상쇄를 허용하기에 충분히 높게 유지되어야 한다.

본 발명의 다른 태양에서, 압전 변형 작동 요소 및 압전 변환기 감지 요소는 일반적으로 블레이드 스프링의 표면에 결합된 일체형 전자기적 압전 변환기 모듈에서 서로에 대해 평행하게 배열된 개별적인 편평 요소이다. 이런 형상에서, 비록 모든 경우에 필수적인 것은 아니지만, 압전 변환기 감지 요소는 일반적으로 블레이드 스프링 또는 슈의 표면에 가깝게 위치되지만, 압전 변형 작동 요소는 블레이드 스프링 또는 슈에 대향하는 감지 요소의 측면 상에 부착된다. 본 태양에서, 압전 변형 작동 요소에 유발된 진동 모멘트는 감지 요소에서 발생한 공진 진동을 직접 상쇄하고, 이는 다시 감지 요소가 직접 접촉하는 블레이드 스프링 또는 슈의 공진 진동을 상쇄한다. 다르게는, 압전 변환기 감지 요소 및 압전 변형 작동 요소는 적층 형상으로 서로에 대해 오버랩될 필요는 없지만, 다르게는 공진 진동 상쇄에 적절하도록 블레이드 스프링 또는 슈의 표면을 따라 서로 다른 개별 위치에 부착될 수 있다. 양호한 일 태양에서, 압전 변형 작동 요소는 소정의 공진 주파수 또는 소정의 공진 주파수 대역에서 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 진동 동안 기대되는 블레이드 스프링의 예측 최대 변형점에 인접해서 블레이드 스프링에 결합된다.

본 명세서에서 압전 변형 작동 요소의 위치에 대한 내용으로 사용되는 것으로, "인접한"이란 용어는, 본 명세서에서 설명된 것과 같은 작동 요소에서 생성된진동 모멘트가 계속해서 본 발명의 목적에 따라 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 진동을 저감할 수 있는 한, 블레이드 스프링 또는 슈 표면에 대한 직접 부착, 또는 본 명세서에서 설명된 중간 감지 요소나 임의의 중간 바인더 또는 변환기 모듈 캡슐화 재료를 경유한 간접 부착이나 결합 등을 포괄한다.

본 발명의 다른 일반적인 태양에서, 감쇠 시스템은 능동 체인 장력기 감쇠 시스템으로서 기능한다. 능동 감쇠 시스템을 사용하는 작동의 일 태양에서, 압전 변환기 감지 요소는 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 블레이드 또는 슈에 결합된다. 이것은 블레이드 스프링 또는 슈(이하, "장력기 블레이드"로도 지칭)에서 발생하는 진동을 "감지"하고, 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 진동 특성(예컨대, 진폭, 주파수 및/또는 위상)을 지시하는 센서 신호를 생성한다. 제어 유닛은 압전 변환기 감지 요소에 의해 공급된 센서 신호를 처리하기 위한 매핑을 한 마이크로프로세서를 포함하는 능동 제어 로직과, 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 검출된 진동의 진폭과 주파수를 검출하기 위한 능동 제어 회로를 포함한다.

스프링 블레이드 및 슈 조립체에서 소정의 공진 주파수 또는 주파수 대역의 진동이 제어 유닛에 의해 검출될 때, 능동 제어 회로는, 전기 에너지가 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 기존 진동을 상쇄하고 무력화시키는 진동 모멘트를 내부에 효과적으로 발생시키기 위해 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 부착된 개별 압전 변형 작동 요소에 후방 결합되도록, 전압과 진폭과 위상을 갖는 전기 에너지를 발생시킨다. 소정의 주파수 또는 주파수 대역은 어떤 공진 주파수에 대응하지만, 본 실시예는 이런 상황에 제한되지 않는다. 일 태양에서, 전압 신호는 압전 변형 작동 요소의 압전 재료로 재공급됨으로써 압전 변형 작동 요소의 물리적 치수의 변화와 제어된 진동 모멘트는 중간 구성물(이들 구성물은 서로에 대해 모두 기계적으로 결합되기 때문에)로서의 감지 요소를 거쳐 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 감지된 진동을 소멸시킨다.

또한, 능동 감쇠 시스템에서, 증폭기는 보다 거친 진동 제어를 할 수 있도록 하기 위해 제어 유닛의 능동 제어 회로에 의해 생성된 피드백 전압 신호의 동력을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 증폭기는 일반적으로 본 실시예에서 배터리 공급원과 같은 동력 공급원에 연결된다. 능동 제어 회로를 사용하는 피드백 신호의 특성뿐만 아니라 제어 유닛이 응답하는 진동 주파수를 적절히 선택함으로써, 압전 변형 작동 요소는 체인에 의해 유발된 진동뿐만 아니라 엔진이나 차량의 다른 위치로부터 기인한 다른 진동 입력으로 인한 블레이드 스프링 또는 슈의 공진 또는 다른 강제 진동을 효과적으로 상쇄하기 위한 힘 작동기로서 사용될 수 있다. 본 발명의 이런 능동 감쇠 구성으로 인해 압전 소자는 넓은 주파수 범위에 걸친 또는 개별적으로 선택된 주파수의 진동을 저감할 수 있다.

본 발명의 능동 감쇠 모드의 다른 태양에서, 진동 센서는 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 물리적으로 직접 결합된, 다르게는 체인으로 적어도 부분적으로 전달되는 진동력을 갖는 몇몇 다른 엔진 또는 차량 구성물에 원거리에서 부착된 가속도계 또는 유사한 소형 전자기 동작 센서이다. 가속도계는 그곳으로 데이터 신호를 효과적으로 공급하기 위한 임의의 편리한 방식(예컨대, 무선 또는 유선 결합을 거쳐)으로 제어 유닛에 결합된다.

따라서, 본 발명의 압전 감쇠 시스템은, 예컨대 비틀림 엔진 진동에 의해 전달된 것과 같이, 체인의 변동하는 장력에 반응하는 블레이드 스프링(또는 슈)에 의해 발생한 블레이드 스프링(또는 슈)의 진동을 소산시킨다. 이런 방식에서, 블레이드 스프링의 스프링 힘은 다르게는 체인에서의 진동을 연장시킬 수 있는 공진 또는 다른 유형의 진동을 갖는 비틀림 엔진 진동에 반응하는 것으로부터 억제된다. 내부의 진동을 감쇠시키기 위해 슈 또는 블레이드 스프링 중 하나에 압전 변형 작동 요소를 결합하면, 전체적으로 장력기에서의 진동은 효과적으로 감쇠되며, 이는 이들 부품들이 모두 상호 기계적으로 결합되기 때문이다.

알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 장력기는 체인을 인장하기 위한 특이한 합체된 다기능 전기 기계적 시스템이다. 본 발명의 체인 장력기는 뛰어난 인장 및 진동 감쇠 성능을 갖는다. 또한, 본 발명의 체인 장력기는 비유압계 체인 인장 및 진동 감쇠 시스템으로서 잠재 비용을 절감할 수 있다. 적용예에 따라서, 본 발명의 장력기는 고가의 장력기 마모면 재료에 대한 필요성을 저감시키고 제거할 수 있으며, 체인 소음을 저감하며, 블레이드 스프링 체인 장력기 조립체를 사용하는 엔진 시스템의 신뢰성과 장력기 부품의 전체 수명을 잠재적으로 증가시킨다. 또한, 진동을 적게 일으키며 엔진 타이밍 적용예에서의 스트랜드의 체인 이완을 처리함으로써, 본 발명은 체인이 마모되고 그리고/또는 이완될 때 크랭크샤프트와 캠샤프트 사이에서의 타이밍 변동 기회를 저감시킨다.

본 발명에 따른 진동 제어 장치에 의해 수동적으로 또는 능동적으로 감쇠될 수 있는 체인 장력기의 일 태양에서, 슈는 고정 지지부의 일 단부에 장착되며, 블레이드 스프링은 슈와 기계적으로 연동되어서, 슈는 체인 스트랜드를 지지하고 그 장력을 유지하도록 위치될 수 있다. 체인 장력기는 슈가 체인 경로의 외측으로부터 체인과 접촉하고 체인 스트랜드의 이완을 제거하기 위해 체인 경로를 변위시킴으로써 스트랜드로 장력을 전달하는 상태에서 스프라켓 기어 사이의 체인 길이를 따라 위치된다. 체인 변위는 장력기의 온도가 예컨대 슈의 표면을 가로질러 이동하는 체인과의 접촉으로 인해 증가할 때 시작하거나 증가한다. 이런 접촉 동안에, 체인 접촉 슈는 덜 단단하게 되고, 블레이드 스프링으로부터의 하중으로 인해 슈는 슈의 단부가 서로에 대해 내향으로 힘을 받는 상태에서 보다 호 형상을 취함으로써, 슈의 볼록한 측면은 체인의 스팬으로 더욱 팽창되고, 이로써 슈에 의해 체인으로 인가되는 인장력을 증가시킨다. 인장 처리는 슈가 냉각되고 보다 강성으로 될 때 가역적이며, 이로써 블레이드 스프링에 의해 유발된 곡률을 저감시킨다.

상술한 그리고 다른 목적, 태양 및 장점들은 도면을 참조한 본 발명의 양호한 실시예에 대한 상세한 설명에 의해 보다 잘 이해될 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 감쇠 시스템을 포함하는 체인 장력기의 개략도.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 제어를 위한 수동 장치의 플로우 다이어그램.

도3은 도1에 도시된 유형의 장력기를 사용해서, 구동 체인이 한 세트의 스프라켓(즉, 구동 스프라켓과 종동 스프라켓) 사이에서 이동할 때 구동 체인를 인장하는 본 발명에 다른 체인 장력기 시스템의 개략도.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 감쇠 시스템을 포함하는 체인 장력기의 개략도.

도5는 수동 또는 능동 진동 제어를 포함하는, 도1 또는 도4에서 도시된 것과 같은 체인 장력기 시스템의 플로우 다이어그램.

도6은 본 발명의 일 태양에 따라 개방-루프 및 피드백 제어를 사용하는 능동 진동 제어를 포함한, 도4에 도시된 것과 같은 체인 장력기 시스템의 사용에 대한 플로우 다이어그램.

도7은 본 발명의 일 태양에 따라 능동 진동 제어를 포함한, 도4에 도시된 체인 장력기 시스템과 같은 체인 장력기 시스템에서 감쇠를 수행하는 데 사용된 신호처리 로직을 설명하는 블록 다이어그램.

도8은 도4에 도시된 유형의 장력기를 사용해서, 구동 체인이 한 세트의 스프라켓(즉, 구동 스프라켓과 종동 스프라켓) 사이에서 이동할 때 구동 체인에 인장을 가하는 본 발명에 다른 체인 장력기 시스템의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 110 : 장력기

16 : 체인

28, 128 : 블레이드 스프링

30, 130 : 슈

33, 133 : 센서

34, 137 : 회로

35, 135 : 압전 변형 작동 요소

이하의 도면, 특히 도1에서, 본 발명의 일 태양에 따르는 수동 감쇠 블레이드 스프링 장력기(10)가 도시되며, 이는 구동 스프라켓(18)과 종동 스프라켓(20) 사이의 위치에서 체인 스트랜드(16a)를 따르는 위치에서 체인을 인장시키는 데 사용된다. 장력기(10)는 체인 스트랜드(16a)에 가장 가까운 곳에서 시작해서 체인 스트랜드로부터 멀어지게 측방 진행하는 각각의 순서로 배열된 플라스틱 슈(30)와, 블레이드 스프링(28)과, 압전 변형 요소(32)를 포함한다. 슈(30)는 제1 단부(12)와 제2 단부(14)를 포함한다. 슈(30)는 호 형상으로 만곡된 형상으로 제1 단부(12)와 제2 단부(14) 사이에서 연장된 중심 접촉면(26)을 갖는다. 슈(30)의 호 형상의 중심 접촉면 부분(26)은 체인 스트랜드(16a)와 접촉한다. 체인 스트랜드(16a)는 흔히 종동 스프라켓(20)과 구동 스프라켓(18) 사이에서 연장된 "이완" 체인 스트랜드이지만, 장력기(10)를 전개하기 위한 위치도 또한 체인 상의 다른 위치에 위치될 수도 있다.

체인 스트랜드(16a)에 의해 접촉된 슈(30)의 표면이 클수록, 장력기(10)에 의한 적용예에서 유용한 장력은 더 커진다. 체인 장력기(10)의 슈와 접촉하는 체인 스트랜드(16a)의 접촉량 조절은 장력기의 위치와 장력기(10)의 블레이드 스프링(28)의 형상에서 호의 양을 변화시킴으로써 달성된다.

장력기(10)의 제1 단부(12)는 고정 지지부(22) 상에서 활주 가능하게 지지된다. 제1 장력기 단부(12)는 체인 장력기(10)가 사용될 때 지지부(12)를 지지하고 지지부 상에서 활주하도록 되어 있다. 장력기(10)의 제2 단부(14)는 피복식 마운트(24)에 의해 고정된다. 이는 예컨대 볼트 또는 피봇 핀을 수용하도록 제조된 보어와 본 목적을 위해 사용되는 다른 적절한 부착 수단을 포함하도록 제2 장력기 단부(14)를 구성함으로써 달성될 수 있다. 피봇 마운트(24)의 회전축은 통상적으로는 체인(16)과 스프라켓(18, 20)의 평면에 수직하게 되어 있다(도3 참조). 따라서, 본 태양에서, 장력기(10)는 체인 및 스프라켓(18, 20)과 동일 평면 내의 길이를 따라 피봇한다.

장력기(10)의 호가 증가할 때, 제1 단부(12)는 고정 지지부(22)에 대해 활주한다. 장력기(10)의 호가 증가하면, 장력기(10)는 휘어지게 되어 슈(30)를 거쳐 체인 접촉 영역(26)을 따라 체인 스트랜드(16a)와 접촉하는 영역은 증가하고 체인 스트랜드(16a)를 이동 경로로부터 변위시킨다.

체인 장력기(10)는 예컨대 체인 접촉 슈(30)에 정상적으로는 기계적으로 연동되어 결합된 블레이드 스프링(28)을 갖는다. 블레이드 스프링을 장력기 슈와 결합하기 위한 적절한 기술은 본 명세서에서 인용되어 합체된, 예컨대 미국 특허 제3,490,302호와, 제4,921,472호와 제5,266,066호에 개시된다. 슈(30)는 강성의 합성 플라스틱 재료로 제조되며, 이는 크리프를 겪음으로써 블레이드 스프링(28)에 의해 가해지는 하중과 높은 온도 하에서 슈의 변형을 일으킨다. 슈(30)의 합성 플라스틱 재료는 양호하게는 열 안정화된 나일론 6/6이지만, 예컨대 유리 충전 나일론 6/6과 같은 합성 재료로 구성될 수도 있다. 작동 중에, 작동 환경에서 생성되거나 존재하는 열(엔진 열 포함)로 인해 슈(30)는 블레이드 스프링(28)으로부터 하중을 받으며 변형되고 보다 호 형상으로 되므로, 탄성 변형 가능한 재료가 일반적으로 바람직하다. 고온에서 장력기(10)의 큰 호 형상은 면 체인 스트랜드(16a) 상의 장력을 유지하는 작용을 한다.

서로 다른 성능 특성을 달성하기 위해, 전체적으로 또는 부분적으로, 슈(30)에 사용될 수 있는 다른 재료는, 예컨대 폴리에스테르 에틸렌 케톤(PEEK)을 포함한다. PEEK는 적어도 슈(30)의 체인 접촉 영역(26)에서 보다 큰 마모성과 내구성 특성을 위해 사용될 수 있다. 예컨대 슈(30)와 고정 지지부(22) 사이의 활주 저항을 최소화하기 위해, 상술한 그리고 다른 재료도 또한 열팽창 특성과 기능적 특성을위해 선택될 수 있다.

블레이드 스프링(28)은, 통상적으로 열처리된 스프링 강 또는 수용 가능한 탄성 특성을 갖는 유사한 재료인, 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 이런 목적을 위한 적절한 재료는 기술 분야의 당업자가 쉽게 구입할 수 있고 알 수 있는 것이다. 블레이드 스프링(28)은 일반적으로 직사각형이며, 보통은 슈(30)의 형성 반경보다 작은 그리고 작동시 슈(30) 상에 충분한 장력을 가하는 형성 반경으로 호 형상으로 형성된다. 따라서, 블레이드 스프링(28)은 통상적으로 슈(30)보다 밀착한 곡률로 형성되며, 비교해 볼 때 비교적 편평하게(또는 크게 저감된 곡률 반경을 갖는 것으로) 보인다. 블레이드 스프링(28)의 직사각 형상은 일반적으로 스프링의 전체 길이와 전체 폭을 가로질러 장력을 균일하게 분포시키도록 돕는다. 슈(30)와 블레이드 스프링(28)은 슈(30)가 블레이드 스프링(28)을 보다 편평한 형상으로 인장시키는 힘을 블레이드 스프링(28) 상에 가하고, 블레이드 스프링(28)이 슈(30)를 보다 호 형상으로 힘을 가하거나 구부리는 편의력이나 하중을 슈(30) 상에 가하도록 조립된다.

슈(30)가 예컨대 플라스틱과 같은 반-강성 재료로 제조될 때, 슈는 고온에서 하중을 받을 때 변형될 것이다. 작동시, 장력기(10)의 온도는 슈(30)의 표면을 가로질러 이동하는 체인(16a)과의 접촉과 자동차 엔진 내부 또는 그 주변과 같은 다른 열 공급원으로 인해 증가한다. 이런 온도 증가의 결과로서, 슈(30)는 덜 단단하게 되고, 블레이드 스프링(28)으로부터의 하중으로 인해 슈(30)는 슈(30)의 볼록한 측면이 체인(16a)의 스팬부쪽으로 더욱 팽창하도록 슈(30)의 단부(12, 14)들이서로에 대해 내향하는 힘을 받는 상태에서 보다 호 형상을 취하게 되고, 이로써 슈(30)에 의해 체인(16)쪽으로 인가된 인장력을 증가시킨다.

본 발명에 따르면, 적어도 하나의 압전 감쇠 모듈(32)이 블레이드 스프링(28) 또는 슈(30) 중 적어도 하나의 표면에 결합된다. 도1에 도시된 본 발명의 일 태양에서, 압전 감쇠 모듈(32)은 블레이드 스프링(28)의 표면(29)에 부착되어 기계적으로 결합된 압전 변환기 감지 요소(33)와, 압전 변형 작동 요소(35)를 포함한다. 압전 모듈(32)을 적절하게 작동시키는 다른 직접적 또는 간접적 결합 기술이 사용될 수도 있다. 블레이드 스프링(28)이나 슈(30)에 압전 감쇠 모듈(32)을 기계적으로 결합하는 것은, 예컨대 에폭시 또는 다른 적절한 바인더를 사용하여 구조물에 재료를 접합함으로써 또는 블레이드 재료 자체에 압전기를 매설함으로써 달성될 수 있다.

압전 감쇠 모듈(32)의 압전 변환기 감지 요소(33)는 수동 아날로그 공진 회로인 공진 회로(34)에 전기적으로 결합된다. 압전 감지 요소(33)는 모듈(32)이 결합되는 블레이드 스프링 또는 슈가 조립체의 공진 주파수로 진동하거나 모듈(32)의 압전 변형 요소에 동작을 전달할 때, 응력/변형 에너지의 변화를 겪는다. 결국, 블레이드 스프링 또는 슈에서, 진동 또는 변형은 감지 요소(33)의 진동하는 압전 재료에 의해 기계적 힘(변형 에너지)로부터 전압(전기적 전위)로 변형된다. 이로써 공진 회로(34)로 공급되는 센서 신호(59)가 제공된다. 공진 회로(34)는 특별한 공진 주파수 또는 공진 주파수 대역으로 동조되며, 여기에서 공진 회로는 인접한 블레이드 스프링(28)의 진동으로 인해 압전 감지 요소(33)에서 생성된 전압을 역전시키고, 역전된 전압 신호는 다시 압전 변형 작동 요소(35)에 결합되어 소정의 공진 주파수 또는 소정의 주파수 대역으로 발생하는 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 진동에 관련된 감지부(33)에서의 변형을 효과적으로 상쇄하도록 내부에 물리적 치수의 제어된 변화, 예컨대 진동 모멘트를 일으키는 응력을 유발한다. 이로써 블레이드 스프링 및 슈 조립체(이들 구성물은 서로에 대해 모두 기계적으로 결합되어 있기 때문에)의 진동은 소산되고 무력화된다.

압전 변환기 감지 요소(33) 및 압전 변형 작동 요소(35)는 각각 변형 에너지와 전기 에너지를 변형시키며, 양호하게는, 예컨대 직사각형 또는 정사각형 시트 등과 같은 시트 형상을 취할 수 있는 압전 재료로 구성된다. 이런 압전 재료는 피에조 세라릭 재료로서, 예컨대 압전 납 지르콘산염 티탄산염(PZT) 세라믹 시트를 포함한다. 예로서, 압전 변형 요소 재료는 불연속 시트 형상에 단일하게 또는 적층 적재물로, 시트나 적층 구조물을 포함하는 조립체나 모듈에 사용될 수 있다. 블레이드 스프링(28) 또는 슈(30)에 결합된 모듈(32)의 압전 요소(33, 35)의 시트(들)는 이들 구성물에 대해 설명된 감쇠 기능을 지지하기에 충분한 크기와 치수로 사용된다.

예컨대, 일체형 변환기 모듈(32)은 각각 PZT, PVDF(압전 폴리비닐이덴 플로라이드) 또는 직사각형 편평판으로 형성된 다른 적절한 압전 재료를 포함하는 연속적으로 배열된 압전 변환기 요소(33, 35)를 포함할 수 있다. 도전성인 음의 전극 및 양의 전극(도시 안됨) 쌍은 압전 변환기 요소(33, 35) 각각의 대향하는 주요면 위에 위치될 수 있고, 이들 요소(33, 35)는 양극점에서 서로에 대해 상대적으로 역으로 배선된다. 아날로그 공진 제어 회로(34)는 이런 전극들에 전기 접속되며, 에폭시 또는 다른 적절한 수지성 패키지는 열 경화 처리를 통해 그들의 전극을 포함하는 압전 변환기 요소(33, 35)와 내부의 제어 회로(34)를 캡슐화한다. 전기 도전성 시트는 압전 변환기 요소(33, 35)와 전극들 사이에 개재되며, 에폭시 패키지(32)의 두 측면은 폴리이미드 표면 필름에 의해 보호될 수 있다.

블레이드 스프링(28)이 공진 주파수의 굽힘 진동을 겪을 때, 주기적 응력이 압전 변환기 감지 요소(33)에서 반복된다. 이해되는 바와 같이, 이 응력은 블레이드 장력기 조립체(28/30)의 굽힘 진동 주파수로 압축과 인장 사이를 반복한다. 이는 다시 주기적 전압이 압전 변환기 감지 요소(33)로부터 수동 아날로그 제어 회로(34)로 공급되도록 한다. 블레이드 장력기(28/30)가 그 공진 주파수로 진동할 때, 제어 회로(34)는 블레이드 장력기(28, 30)의 굽힘 진동을 상쇄하는 압전 변형 작동 요소(35)의 응력을 발생하도록 하는 전압, 주파수 및 위상 관계를 갖는 전기 에너지를 생성한다.

수동 제어 실시예의 일 태양에서, 제어 회로(34)는 제어되도록 기대되는 블레이드 장력기의 공진 주파수로 동조된 수동 아날로그 공진 회로를 포함한다. 수동 공진 회로(34)는, 예컨대 레지스터-인덕터(RL), 레지스터-캐패시터(RC) 또는 인덕터-캐패시터 회로(LC), 또는 모두 세개의 요소(RLC)를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 공진 회로(34)의 기능에서, 감지 압전 재료(33)의 전압으로부터 유도된 동조된 공진 주파수의 입력 신호(59)는 인덕터(38)의 전류가 역행(플립-오버(flip-over)해서 일시적으로 되돌아 올)할 때까지 캐패시터(39)에 순간적으로 저장되어서, 그후 분출된다. 감지된 신호(59)는 역전되어 캐패시터(63)에 저장되며, 그후 제1 변환기(33) 내의 진동 공진을 옵셋하는 진동성 모멘트를 발생하도록 압전 개재 모듈(32)의 제2 압전 변환기(35)에 출력 신호(63)로서 대략 180도 위상 역전되어 재공급된다. 대부분의 경우, 적용되는 정확한 값은 제어되는 시스템에서의 특정 시스템, 주파수 및 구조적 감쇠에 따르기 때문에 실제 요구된 위상 시프트가 정확히 180도는 아니다. 예컨대, 적절한 위상 시프트는 약 180 ±20°범위에 떨어질 수 있다. 따라서, 회로 내로 설계된 Q값은 회로가 협소한 공진 주파수 또는 공진 주파수 대역에서의 전압 진폭을 역전하도록 설계되었는지 여부를 지시하게 된다.

예컨대 500 rpm(5000) Hz의 기계적 공진인, LC 또는 RLC 회로의 저항이나 인덕턴스를 변화시킴으로써, 체인은 진동하기 시작하고, 공진이 블레이드에 도달할 때, 회로는 전압 신호의 위상을 역전시키고, 공진 진동을 효과적으로 억제하기 위해 최종 역전된 신호를 다른 압전 변환기 재료로 발송한다. 이런 방식에서 제1 압전 요소(33)가 일 방향으로 굽혀지면, 제2 압전기(35)는 제1 압전 요소(33)에 대해 옵셋 양만큼 굽혀진다. 이런 아날로그 공진 회로를 포함하는 제어 회로(34)는 이하 상세히 설명하는 바와 같이 제어될 체인 장력기 조립체(28/30)의 굽힙 진동의 공진 주파수로 동조된다. 예컨대, 회로(34)는 캐패시터(39)와 인턱터 코일(38)을 평행하게 연결하고 레지스터(36)를 도1에 도시된 바와 같이 이 평행 회로와 직렬 연결함으로써 형성될 수 있다. 다른 태양에서, 회로는 캐패시터를 연속 회로와 평행하게 연결함으로서 형성될 수 있다. 제어 회로(34)는 수동 아날로그 회로이다.

도2는 본 발명의 수동 아날로그 공진 회로 태양의 사용에 적용할 수 있는 진동 제어를 위한 수동 장치의 플로우챠트를 개략적으로 도시한 도면이다.

수동 감쇠 실시예의 일 태양에서, 진동 제어 회로 주파수는 단일한 구조적 진동 공진 주파수, 예컨대 5000 Hz로 공진하는 타이밍 체인과 맞도록 설계(동조)된다. 그러나, 아날로그 공진 회로가 응답하게 될 주파수의 범위(대역폭)는 기술분야에서 공지된 바와 같이 설계에 따라 변경될 수도 있다. 즉, 수동 아날로그 공진 회로 설계는 높은 효율의 감쇠와 기능적 대역폭(Q-계수) 사이에서 절충된다. 일 태양에서, 수동 아날로그 공진 회로(34)는 아주 높은 (Q) 양질 계수를 갖도록 설계됨으로써, 회로는 단지 비교적 협소한 주파수 범위 내에서 공진하고 다른 주파수들은 걸러지게 된다. 회로가 높은 Q를 갖도록 설계될 때, 회로는 아주 효율적인 위상 시프트 진폭 전이를 산출한다. 대조적으로, 회로가 낮은 Q값을 갖도록 설계되면, 비록 비교적 낮은 효율의 진폭 전이가 달성되지만, 회로(34)는 비교적 큰 주파수 대역에 반응하게 된다.

일 태양에서, 압전 체인 작동 요소(35)와 압전 변환기 감지 요소(33)는 블레이드 스프링(28)의 표면(29)에 결합된 일체형 전자기 압전 변환기 모듈(32)에서 서로에 대해 평행하게 배열된다. 하나의 보다 특별한 태양에서, 압전 변형 작동 요소는 블레이드 스프링의 적어도 종방향 중심 표면 영역(37)을 따라 블레이드 스프링(28)에 인접해서 결합된다. 다른 태양에서, 압전 변형 작동 요소(35)는, 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 감지된 진동을 효과적으로 상쇄해서 소산시키기 위해, 블레이드 스프링과 슈 조립체(28/30)의 굽힘 진동이 소정 공진 주파수 또는 소정 공진 주파수 대역에서 발생하는 곳에 위치되는 것으로 사전 결정된 블레이드 스프링(28)의 최대 굴곡점(43)에 인접해서 블레이드 스프링(28)에 결합된다.

압전 요소(33) 또는 압전기(35) 또는 이들 모두의 압전 변환기 구성물의 기하학적 구조에 대해, 압전 변환기 스트립(33, 35)의 일 태양에서 각각은 일반적으로 균일한 두께의 일반적으로 평평 스트립의 두께가 약 10^-5인치(약 0.1 미크론)이고 폭이 약 2 인치(5.1 ㎝)이고 길이가 약 3 인치(약 3.6 ㎝)인 크기로 되지만, 이들 크기 치수는 물론 특별한 블레이드 치수에 따라 쉽게 변경될 수 있다. 전체 보호 범위가 필수적으로 요구되는 것은 아니다. 다르게는, 대항력은 표면적, 두께 또는 배치 위치를 증가시킴으로써 제어될 수 있다.

다른 태양에서, 상쇄 변환기는 감지 압전기의 진동 모멘트에 대해서 블레이드를 절곡시키기 위한 지렛대를 형성하기 위해 대향하는 양 단부에 적용될 수 있다. 일반적으로, 감지를 위해서, 양호하게는 압전기를 블레이드 영역의 최고 변형부에 위치시킨다. 비록 본 발명의 수동 모드에서, 센서와 상쇄 변환기는 서로 편리하게 개재되지만, 센서와 작동기는 블레이드 스프링에 대한 그들의 위치에서 동일 공간 상에 있어야만 하는 것은 아니다. 본 발명의 능동 감지 모드에서, 진동은 블레이드 상에서 또는 블레이드의 공진 진동 주파수와 관련된 엔진의 다른 부품 상에서 감지된다. 감지 변환기에서 감지된 전압은 기판 장착 마이크로프로세서에 의해 처리된다. 힘은 압전 변환기가 블레이드 스프링의 공진 진동 에너지를 효과적으로 상쇄하도록 고정된 다른 위치로 전달된다. 체인 진동은 캐빈 소음을 발생시킨다. 다른 태양에서, 음향 소음은 변류 압전기를 작동하도록 차량 캐빈에 위치될수 있다. 따라서, 본 태양의 감지 압전기는 체인과 스프라켓 사이에서 생성된 충격력과 체인 마모로 인한 진동을 완화시킬 수 있다.

본 발명에 따른 수동 진동 감쇄의 다른 태양에서, 가속도계 또는 동작 센서, 또는 유사한 측정 센서가 압전 감지 요소(33) 대신 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 진동이나 동작을 검출하기 위해 사용된다.

본 발명의 다른 태양에 따른 다른 수동 감쇠 장력기 시스템에서, 도1의 인장 및 감쇠 시스템은, 압전 변환기 모듈(32)이 스프링 블레이드(28)에 부착된 요소(33)와 같은 단일 압전 센서 작동 요소만을 가지며 변형에 의해 유발된 전기적 출력이 압전 센서 요소(33)의 상부 및 바닥 전극을 가로질러 연결된 필터와 레지스터를 포함하는 분기 루프(도시 안됨)를 가로질러 연결되도록 변경된다. 블레이드 스프링(28)이 내부에서 전압으로 전환되는 압전 센서 요소(33)의 변형을 발생하도록 진동할 때, 전하는 분기 루프를 거쳐 소산된다. 결국, 필터의 대역 내에 있는 진동으로 인해 블레이드 스프링(28)과 센서 요소(33)에서 발생하는 변형 변화는 감쇠된다.

도3은 구동 체인이 도1의 다기능 장력기 시스템(10)을 사용해서 한 세트의 스프라켓(즉, 구동 스프라켓(18)과 종동 스프라켓(20)) 사이에서 이동할 때, 스트랜드(16a, 16b)를 포함하는 구동 체인(16)을 인장하는 데 사용되는 체인 장력기 시스템(200)에 대한 개략도이다. 장력기 시스템(200)은 예컨대 크랭크샤프트 스프라켓(18)(구동 스프라켓)과 캠샤프트 스프라켓(20)(종동 스프라켓)을 포함한 엔진 타이밍 시스템을 나타낼 수 있다. 본 태양에서, 장력기(10)는 두 개의 스프라켓(18,20) 사이에서 체인 스트랜드(16a)를 따라 위치된다. 장력기(10)는 피봇 단부(20)에서 엔진 블록에 장착될 수 있다. 슈(30)는 상술한 방식으로 체인 스트랜드(16a)의 외측부와 접촉하도록 위치된 마모면(26)을 갖는다. 슈(30)는 선택적으로는 체인이 이동하게 될 채널을 형성하기 위해 편평한 중심면 및 융기된 모서리를 갖는 체인 접촉 마모면(26)을 가질 수 있다.

하나 이상의 장력기 시스템(200)은 체인(16)의 스트랜드의 내부, 또는 몇몇 적용예에서는, 체인(16)의 내부 및 외부 모두와 접촉하도록 장착될 수 있다. 다중 장력기 시스템(200)을 갖는 적용예에서, 시스템의 슈는 일렬로 작용할 수 있으며, 하나 이상이 슈(30)가 외부 체인면과 접촉해서 체인을 인장시키고 체인 진동을 감쇠시키도록 작용하는 배열을 포함한다.

다른 태양에서, 블레이드 장력기에서의 바람직하지 않은 진동과 동작을 제어하기 위해 능동 회로가 사용된다. 이와 관련해서, 도4는 능동 압전 감쇠 시스템이 마련된다는 점을 제외하고 도1의 장력기(10)와 동일한 일반 형상을 갖는 장력기(10)를 포함하는 본 발명의 다른 태양을 도시한다. 장력기(110)는 제1 단부(112)와 제2 단부(114)와 피봇 마운트(124)와 블레이드 스프링(128)을 갖는다. 제1 단부(112)는 고정 마운트(122)에 대해 활주한다.

장력기(110)는 인장된 체인 스트랜드(16a)와 스프라켓(20, 18)을 포함하는 평면 내에서 호 형상을 갖는다. 장력기(110)는 체인 접촉 영역(126)에서 체인 스트랜드(16a)와 접촉하며, 인가된 장력의 양은 체인 접촉 영역(126)의 크기와 장력기(110)의 위치와 장력기(110)의 호와 관련된다. 상술한 바와 같이, 장력기(110)에서와 같이, 장력기(110)가 곡률 반경의 감소로 인해 더 휘어지면, 장력기(110)의 외측면과 접촉하는 체인 스트랜드(16a)로부터의 체인의 양은 더 커진다.

도1의 장력기(10)와 같이, 장력기(110)는 슈(130) 및 블레이드 스프링(128)과 접촉하는 체인을 갖는다. 도3의 태양에서, 바이모달형(bimodal) 압전 변형 요소(132)는 블레이드 스프링(128) 및/또는 슈(130)에 연결된다. 예컨대, 압전 요소(132)는 블레이드에 접합될 수 있거나 매설될 수 있다. 압전 요소(32)는 능동 압전 감쇠 시스템의 일부이며, 도4에서 각각 인용 부호 133과 135로 지시된, 적어도 하나의 감지부와 적어도 하나의 작동 요소 또는 부분을 포함한다. 압전 요소(132)는 또한 제어 회로나 다른 제어 시스템(140)에 연결된다.

압전 변형 감지부(들)(133)와 변형 작동 요소(들)(135) 모두는 압전 재료로 형성될 수 있다. 이들은 유사한 능동 감쇠 성질을 제공하는 재료의 조합물로 형성될 수도 있다. 압전 요소는 재료가 물리적 응력이나 변형(예컨대, 절곡될 때, 인장될 때, 압축될 때 등)을 받을 때 전압을 발생시키는 압전 재료를 포함한다. 역으로, 전압이 압전 재료에 인가될 때, 압전 재료는 압전 재료를 포함하는 요소의 물리적 치수를 변화시킨다. 예컨대, 압전 재료에 유발된 물리적 치수의 변화는 접촉된 압전 감지 재료 요소와 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 변형에 대한 저항을 증가시키는 진동 모멘트를 생성한다.

공통 압전 요소 구조물에 감지부와 작동 요소를 공동 위치시키는 다양한 가능한 방법은 본 발명의 범위에 속한다. 예컨대, 도4에는, 동일한 편평 압전 모듈(132)의 대향하는 양 측면을 형성하도록 연속해서 일체로 배열된 감지부(133)와 작동 요소(135)가 도시된다. 두 개의 압전 요소(133, 135)는 연속해서 배열될 수 있고 대략적으로 이들의 음극과 양극 단자가 역전되도록 배선된다. 후술하는 바와 같이, 제어 유닛(137)에 의해 변형 작동 요소(135)에서 생성된 AC 구동 전압은 본 도면의 감지 요소(133)의 진동 동작에 대해 대략 180도 위상 역전되며, 이로써 이 진동을 상쇄하여 소산시킨다. 다르게는, 감지 및 작동 기능은 다르게는, 마치 스프링 블레이드 또는 슈에 부착된 동일 평면에서 측방향으로 또는 종방향으로 이격된 감지부 및 작동 요소의 배열을 갖는 단일층 압전 변형 요소 또는 유사한 기능적 특성을 제공하는 다층 요소에서와 같이, 다른 형상으로 결합될 수 있다.

본 발명의 능동 감쇠 태양에서, 장력기(110)는 넓은 주파수 대역 또는 개별적인 사전 선택된 주파수를 가로질러 압전식으로 감쇠될 수 있다. 도4를 참조할 때, 본 능동 감쇠 시스템을 사용하는 작동의 일 태양에서, 압전 변환기 감쇠 요소(135)는 블레이드 스프링 및 슈 조립체(128/130)의 블레이드(128)(또는 슈(130))의 표면(129)과 체어 장력기(110)의 감쇠 제어 유닛 부조립체(137)에도 결합된다.

도5는 본 발명의 일 태양의 처리 흐름에 대한 일반적인 블록 다이어그램으로서, 본 태양에서 체인에 의해 유발된 진동 에너지(51)는 블레이드 장력기(53)로 전달되고, 이는 블레이드 장력기에 결합될 수 있는 감지 요소(57)에 의해 검출되는 주파수(55)에서 블레이드 장력기(53)에서의 진동을 야기한다. 센서 요소(57)는 제어 회로(61A)를 포함하는 제어 유닛(61)으로 공급되는 입력 신호(59)를 생성한다. 센서 신호(59)는 블레이드 스프링 및 슈 조립체(53)에서 발생하는 진동의특성(들)(예컨대, 진폭, 주파수 및/또는 위상)을 지시한다. 제어 유닛(61)의 제어 회로(61A)는 입력 신호(59)를 압전 변환기(65)로 전송되는 출력 신호(63), 전기 신호로 (능동적으로 또는 수동적으로) 변환시킨다. 압전 변환기(65)는 출력 신호(63)를 기계적 에너지(67)로 전환하며, 기계적 에너지는 블레이드 장력기(53)에서 체인에 의해 유발된 진동에 대한 옵셋 힘을 효과적으로 발생하도록, 편평 방향에서와 같이, 변환기의 물리적 치수를 변화시킨다. 즉, 제어 유닛(61)은 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 감지된 진동을 효과적으로 상쇄하도록 변환기(65)에 진동 모멘트를 효과적으로 생성하기 위해 변환기(65)로 공급된 출력 신호(63)를 생성한다. 도5에 도시된 바와 같이 제어 회로(61A)를 포함하는 제어 유닛(61)은 본 명세서에서 설명된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 능동 제어 유닛 또는 수동 제어 유닛을 나타낼 수 있다. 센서 요소(57)에 의해 감지되고 제어 유닛(61)에 의해 변형된 소정의 주파수 또는 주파수 대역은 공진 주파수에 대응할 수 있지만, 본 발명의 이러한 태양은 이런 상황에 필수적으로 제한되지 않는다. 예컨대, 블레이드 장력기에서 발생하는 공진 또는 비공진 진동은 본 발명의 이런 실시예를 사용해서 상쇄될 수 있다.

도6은 본 발명의 일 태양에 따른, 개방 루프 및 피드백 제어를 사용하는 도4에 도시된 바와 같은, 진동 제어를 포함한 체인 장력기 시스템의 사용을 위한 플로우챠트를 도시한다. 특히 본 발명의 능동 감쇠 제어에서, 도6의 플로우챠트에 의해 지시된 바와 같이, 제어 유닛(137)은 센서 요소, 즉 압전 센서(133) 또는 다르게는 가속계(144)에 의해 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 검출된 진동의 진폭과주파수를 입력 신호(159)로부터 검출하고, 블레이드 스프링 및 슈 조립체(128/130)에서 감지된 굽힘 진동을 상쇄하기 위해 압전 변환기(135)로 공급될 필요가 있는 입력 신호(59)로부터의 AC 출력 전압 신호(63)를 계산하거나 검출하기 위한 마이크로프로세서 및 능동 제어 회로(140)를 포함하는 능동 제어 로직을 포함한다.

스프링 블레이드 및 슈 조립체의 진동의 소정의 주파수 또는 주파수 대역이 제어 유닛(137)에 의해 검출될 때, 능동 제어 회로(140)는, 전기 에너지가 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 기존 진동을 상쇄하고 무력화시키는 진동 모멘트를 내부에 효과적으로 발생시키기 위해 블레이드 스프링 및 슈 조립체(128/130)에 부착된 개별 압전 변형 작동 요소에 후방 결합되도록 전압과 진폭과 위상을 갖는 전기 에너지를 발생시킨다. 양호한 일 실시예에서, 제어 유닛(137)에 의해 검출된 소정의 주파수 또는 주파수 대역은 공진 주파수이다. 일 태양에서, 구동 전압 신호(163)가 압전 변형 작동 요소(135)의 압전 재료로 재공급되면 압전 변형 요소(135)에서의 제어된 진동을 발생시키는 응력은 중간 구성물(이들 구성물은 서로에 대해 모두 기계적으로 결합되기 때문에)로서의 감지 요소(135)를 거쳐 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 감지된 진동을 충분히 소멸시킨다.

또한, 능동 감쇠 시스템에서, 증폭기(138)는 보다 거친 진동 제어를 할 수 있도록 하기 위해 제어 유닛(137)의 능동 제어 회로(140)에 의해 직접 출력된 피드백 전압 신호(161)의 동력을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 증폭기(138)는 일반적으로 본 실시예에서 배터리 공급원과 같은 동력 공급원(139)에 연결된다. 능동 제어 회로(140)를 사용하는 피드백 신호의 특성뿐만 아니라 제어 유닛(137)이 응답하는 공진 진동 주파수를 적절히 선택함으로써, 압전 변형 작동 요소(135)는 체인에 의해 유발된 진동뿐만 아니라 엔진이나 차량의 다른 위치로부터 기원한 다른 진동 입력으로 인한 블레이드 스프링 또는 슈에서의 공진 또는 강제 진동을 효과적으로 상쇄하기 위한 힘 작동기로서 사용될 수 있다.

작동 요소(135)의 압전 재료는 압전 요소(135)가 장력기(128/130)에 존재하는 진동 동작/에너지에 능동적으로 저항하는 힘 작동기로서 사용될 수 있도록 능동 제어 로직(140)으로부터의 피드백으로서 얻어진 전기 신호(63)를 기계적 또는 변형 에너지로 변환시킨다. 다른 방식에서, 전기 신호가 올바른 방향으로 작동 요소(135)의 압전 재료로 인가되면, 재료는 그 표면에 변형을 줌으로써 표면이 굴곡하도록 한다. 압전 재료의 응답은 블레이드 스프링(128) 및 관련 장력기 구조물과 같은 목표 구조물이 외부 입력 발신에 의해 어떤 주파수에서 효과적으로 진동될 수 있도록 아주 빠르다. 출력 신호(63)를 제어함으로써, 작동 요소(135)의 압전 재료는 장력기 구조물(128/130)의 공진 또는 강제 진동을 효과적으로 상쇄할 수 있다.

도7은 도4에 도시된 바와 같은 체인 장력기 시스템에 사용된 능동 진동 제어를 지지하는 데 사용될 수 있는 일반화된 신호 처리 로직(700)을 도시하는 블록 다이어그램이다. 본 로직에 대한 이하의 설명에서 언급된 많은 하드웨어 특성에 대해서는 이미 설명하였으며 이를 인용하기로 한다. 단계(701)에서, 입력 전압 신호(159)는 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 부착된 압전 감지 요소(133) 내에서 생성되며, 이 데이터 신호는 단계(702)에서 제어 회로(140)로 입력된다. 입력 신호(159)의 생성과 제어 회로로의 입력이 실시간에서 사실상 동시에 발생한다. 단계(703)에서, 본 명세서의 목적을 위해 적절한 내장 소프트웨어 또는 로직을 갖는 프로그램 가능한 또는 프로그램된 마이크로프로세서를 포함하는 제어 회로(140)는 획득된 데이터 신호(159)를 판독해서 분석하게 된다. 이것은 예컨대 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 대해 "공지된" 진동 사건에 대해 획득된 신호(159)의 진동의 주파수와 진폭과 위상과 같은 변수를 관련시키기 위해 데이터베이스 정보에 대한 비교나 제어 맵의 사용을 포함할 수 있다. 제어 맵은 블레이드 및 스프링 조립체 상에서 사전 수행된 구조적 분석 연구를 기초로 미리 개발될 수 있다. 마이크로프로세서는 시스템의 사용 수명 동안 얻어진 새로운 데이터를 추가할 수도 있고, 그 부분의 데이터베이스를 만든다. 선택 사항으로서, 단계(702)에서, 입력 데이터 신호는 모두 제어 회로(140)로 동시에 공급되는 데이터의 대규모 추출 견본을 제공하기 위해 캠샤프트 커버 등에 위치된 가속도계 센서에서와 같이 엔진 블록 내의 다른 위치들로부터 얻어질 수 있으며, 다양한 데이터 신호는 체인의 진동에 영향을 미칠 수 있는 엔진 도처의 진동 활동도 및 동작에 관련된다.

단계(704)에서, 기판 장착 프로그래밍은, 제어 회로에 의해 생성된 전기 에너지가 개별 압전 변형 작동 요소(136)에 결합될 때 전기 에너지가 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 기존 진동을 효과적으로 상쇄해서 소산시키도록 내부에 기계적 응력을 생성하기 위해, 적절한 전압과 진폭과 위상을 갖는 구동 전압 신호(161)를 생성하도록 제어 회로에 지시한다. 구동 전압 신호(161)는 압전 작동 요소(135)에서 생성된 작동력을 증가시키기 위해 제어 유닛(140)으로부터 출력된 후 단계(705)에서 지시된 바와 같이 증폭될 수 있다. 단계(706)에서, 증폭된 구동 전압 신호는 출력되어 압전 변환기로 전송된다. 제어 회로(140)의 마이크로프로세서는 선택 사항으로서 이와 관련해서 제공된 증폭 수준을 제어하도록 프로그램될 수 있다.

도4에 도시된 바와 같은 장력기에 사용된 능동 감쇠 제어 시스템에서, 제어 유닛(137)은 장력기(110)에서 진동 감쇠를 유발하는 임의의 적용 가능한 진동 주파수 범위를 동조할 수 있도록 하는 조절 제어능을 갖는다. 따라서, 제어 유닛은 능동 제어 로직(140)에 대해 선택된 임의의 진동 주파수에서 작동할 수 있다. 이로써 압전 작동 요소는 장래 상황에 따라 공진 또는 다른 주파수일 수 있는 넓은 주파수 범위에 걸친 그리고/또는 하나 이상의 단일 주파수에서의 장력기의 진동 에너지를 저감시킨다.

능동 감쇠 제어를 위한 이런 방법은, 예컨대 가속도계(141)로부터의 정보와 같이, 특히 여기 주파수에 대한 추가 정보(즉, 이니셜 게스(initial guess))가 포함될 때 아주 효율적이다. 체인에 의해 유발된 여기에서, 측정된 또는 계산된 여기 주파수(즉, 피치 주파수)가 쉽게 이용될 수 있다. 완전 개발된 시스템에서, 공지된 여기 정보만을 기초로 한 전체 전방-공급 시스템을 이용할 수 있다.

능동 감쇠 제어를 사용하는 본 실시예에서, 하나 이상의 이들 특성을 나타내는 데이터 신호는 감지된 진동의 주파수, 진폭 및 위상과 같은 변수를 체인 진동 특성을 나타내고 제어 회로(140)로부터 전송된 구동 전압 신호를 생성하는 데이터 신호에 관련시키기 위해 "제어 맵"을 사용할 수 있다. 이런 데이터로부터 얻어진 제어 신호는 증폭기(138)에 의해 증폭되고 최종 전기 에너지(63)가 진동을 상쇄시키기 위해 압전 작동기(135)에 인가된다.

도8은, 구동 체인이 도4의 장력기(110)를 사용해서 한 세트의 스프라켓(즉, 구동 스프라켓(18)과 종동 스프라켓(20)) 사이에서 이동할 때, 스트랜드(16a, 16b)를 포함하는 구동 체인(16)을 인장시키는 데 사용되는 체인 장력기 시스템(400)의 개략도이다. 상술한 태양에서와 같이, 장력기 시스템(400)은 체인(16)의 내부와 외부를 제어하도록 장착될 수 있으며, 체인의 내부 및 외부 모두 상에 능동 감쇠를 제공하기 위해 다른 장력기(110)와 함께 사용될 수 있다.

본 발명의 태양에 따르는 감쇠 및 인장 실시예 또는 균등물 중 임의의 것을 사용함으로써, 본 발명은 블레이드 장력기에서의 진동 에너지를 저감시킴으로써, 블레이드 장력기 시스템의 내구성을 증가시킬 수 있고, 따라서 부품의 사용 수명을 증가시킨다.

상술한 명세서에서, 본 발명은 특별히 설명된 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 기술 분야의 당업자라면 이하의 청구항에 기술된 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다양한 변경과 개조가 이루어질 수 있음을 안다. 따라서, 명세서와 도면은 제한적이 아닌 설명을 위한 것으로 고려되어야 하며, 모든 이러한 개조는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 여겨져야 한다.

본 발명에 따른 블레이드형 체인 장력기는 내부의 진동을 효과적으로 저감함으로써, 블레이드 장력기 시스템의 내구성을 증가시켜서 사용 수명을 증가시킨다.

Claims

자동차 엔진 적용예에서 동력 전달 체인 및 장력기 시스템에 있어서, 상기 동력 전달 체인 및 체인 장력기 시스템은,

동력 입력부에 연결된 적어도 하나의 구동 스프라켓 및 동력 출력부에 연결된 적어도 하나의 종동 스프라켓을 포함하는 복수개의 스프라켓과,

적어도 구동 스프라켓에 의해 당겨지는 몇개의 링크를 갖는 제1 스트랜드부 및 종동 스프라켓을 당기는 몇개의 링크를 갖는 제2 스트랜드부를 포함하는, 복수개의 스프라켓 둘레에 감겨진 체인과,

(ⅰ) 고정 지지면 상에서 이동 가능하게 지지되는 하나의 단부를 갖고 체인에 장력을 충분히 제공하도록 스트랜드 상에 힘을 가하기 위해 체인 스트랜드 중 적어도 하나와 접촉하는 위치에 있는 마찰면을 포함하는 슈, (ⅱ) 블레이드 스프링 및 슈 조립체로서 슈와 작동식으로 결합하고 슈에 장력을 제공하는 블레이드 스프링, (ⅲ) 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 작동식으로 결합된 압전 변형 작동 요소 및 (ⅳ) 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 결합된 센서 요소에 의해 생성된 센서 신호를 수신하도록 구성된 회로를 포함하는 체인 장력기를 포함하며,

회로는, 센서 신호가 소정의 주파수 또는 주파수 대역에서 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 발생하는 진동과 관련된 회로에 의해 수신될 때, 체인 장력기에서 감지된 진동을 효과적으로 소산시키기 위해 내부에 진동 모멘트를 유발하도록 압전 변형 작동 요소와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제1항에 있어서, 회로는 제어될 체인 장력기의 블레이드 스프링 및 슈 조립체 진동의 소정 공진 주파수로 동조된 수동 아날로그 공진 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제2항에 있어서, 공진 회로는 제어될 체인 장력기의 블레이드 스프링 및 슈 조립체 진동의 소정 공진 주파수 대역으로 동조된 아날로그 공진 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제1항에 있어서, 센서 요소는 압전 변환기 감지 요소를 포함하고 회로는 압전 변형 작동 요소로 공급되는 피드백 전압을 생성하도록 구성된 수동 아날로그 공진 회로를 포함하며, 피드백 전압은, 제어될 진동으로 인한 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 응력과 변형을 상쇄시키는 압전 변형 작동 요소의 진동 모멘트를 효과적으로 발생시키기 위해, 압전 변환기 감지 요소에 의해 공급되고 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 소정 주파수 또는 주파수 대역에서의 진동으로 인한 전압을 역전시키는 회로에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제4항에 있어서, 압전 변형 작동 요소와 압전 변환기 감지 요소는 블레이드스프링의 표면에 결합된 일체형 전자기계식 압전 변환기에서 서로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제1항에 있어서, 압전 변형 작동 요소는 적어도 블레이드 스프링의 종방향 중심 표면 영역을 따라 블레이드 스프링에 인접해서 결합되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제1항에 있어서, 압전 변형 작동 요소는 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 굽힘 진동이 소정 주파수 또는 주파수 대역으로 발생하는 곳에 위치된 것으로 사전 결정된 블레이드 스프링의 최대 변형점에 인접해서 블레이드 스프링에 결합되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제1항에 있어서, 체인 장력기의 능동 진동 제어를 제공하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하며, 제어 유닛은 센서 요소로부터 수신되고 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 감지된 진동 주파수를 가리키는 센서 신호를 처리하도록 되어 있고, 제어 유닛은, 블레이드 스프링과 스프링 조립체에서 감지된 진동을 효과적으로 상쇄하고 소산시키기 위해, 진동이 그곳으로 공급될 때, 그곳에 결합된 압전 변형 작동 요소의 진동 모멘트를 효과적으로 유발하도록 전압과 주파수와 위상을 갖는 전기 에너지를 생성하기 위한 제어 회로 및 마이크로프로세서 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제1항에 있어서, 감지된 진동 주파수는 소정 공진 진동 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제8항에 있어서, 제어 유닛은 동력 공급원에 의해 동력을 받는 증폭기를 더 포함하며, 증폭기는 체인 장력기의 진동이 전기 에너지를 증폭기로부터 압전 변형 작동 요소로 인가하여 제어되도록, 제어 회로의 출력부에 결합된 입력부와 압전 변형 작동 요소로 전기 에너지를 인가하기 위한 출력부를 갖는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제10항에 있어서, 제어 유닛은 위상에 대한 주파수의 제어맵을 가지며, 제어 회로에 의해 생성된 출력 신호는 제어맵을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제1항에 있어서, 압전 변형 작동기는 블레이드 스프링 및 슈 조립체 중 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
제8항에 있어서, 센서 요소는 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 체인 및 장력기 시스템.
블레이드 스프링에 대해 이동 가능하고 블레이드 스프링과 표면 접촉하는 개별 구성물에 장력을 전달하도록 구성된 조립체로서 슈와 결합하는 적어도 하나의 블레이드 스프링과,

블레이드 스프링 및 슈 조립체에 작동식으로 결합된 압전 변형 작동 요소와,

블레이드 스프링 및 슈 조립체에 결합된 센서 요소에 의해 생성된 센서 신호를 수신하도록 구성된 회로를 포함하며,

회로는, 센서 신호가 소정의 주파수 또는 주파수 대역에서 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 발생하는 진동과 관련된 회로에 의해 수신될 때, 체인 장력기에서 감지된 진동을 효과적으로 저감하기 위해 내부에 진동 모멘트를 유발하도록 압전 변형 작동 요소와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제14항에 있어서, 블레이드 스프링 및 슈 조립체는 슈의 표면 위에서 이동하는 체인에 장력을 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제15항에 있어서, 회로는 제어될 체인 장력기의 블레이드 스프링 및 슈 조립체 진동의 소정 공진 주파수로 동조된 수동 아날로그 공진 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제16항에 있어서, 공진 회로는 제어될 체인 장력기의 블레이드 스프링 및 슈 조립체 진동의 소정 공진 주파수 대역으로 동조된 아날로그 공진 회로를 포함하는것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제14항에 있어서, 센서 요소는 압전 변환기 감지 요소를 포함하고 회로는 압전 변형 작동 요소로 공급되는 피드백 전압을 생성하도록 구성된 수동 아날로그 공진 회로를 포함하며, 피드백 전압은, 제어될 진동으로 인한 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 응력과 변형을 상쇄시키는 압전 변형 작동 요소의 진동 모멘트를 효과적으로 발생시키기 위해, 압전 변환기 감지 요소에 의해 공급되고 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 소정 주파수 또는 주파수 대역에서의 진동으로 인한 전압을 역전시키는 회로에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제18항에 있어서, 압전 변형 작동 요소와 압전 변환기 감지 요소는 블레이드 스프링의 표면에 결합된 일체형 전자기계식 압전 변환기에서 서로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제14항에 있어서, 압전 변형 작동 요소는 적어도 블레이드 스프링의 종방향 중심 표면 영역을 따라 블레이드 스프링에 인접해서 결합되는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제14항에 있어서, 압전 변형 작동 요소는 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 굽힘 진동이 소정의 주파수 또는 주파수 대역으로 발생하는 곳에 위치된 것으로사전 결정된 블레이드 스프링의 최대 변형점에 인접해서 블레이드 스프링에 결합되는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제14항에 있어서, 체인 장력기의 능동 진동 제어를 제공하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하며, 제어 유닛은 센서 요소로부터 수신되고 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 감지된 진동 주파수를 가리키는 센서 신호를 처리하도록 되어 있고, 제어 유닛은, 블레이드 스프링과 스프링 조립체에서 감지된 진동을 효과적으로 상쇄하고 소산시키기 위해, 진동이 그곳으로 공급될 때, 그곳에 결합된 압전 변형 작동 요소의 진동 모멘트를 효과적으로 유발하도록 전압과 주파수와 위상을 갖는 전기 에너지를 생성하기 위한 제어 회로 및 마이크로프로세서 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제22항에 있어서, 감지된 진동 주파수는 소정 공진 진동 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제22항에 있어서, 제어 유닛은 동력 공급원에 의해 동력을 받는 증폭기를 더 포함하며, 증폭기는 체인 장력기의 진동이 전기 에너지를 증폭기로부터 압전 변형 작동 요소로 전기 에너지를 인가하여 제어되도록, 제어 회로의 출력부에 결합된 입력부와 압전 변형 작동 요소로 전기 에너지를 인가하기 위한 출력부를 갖는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제22항에 있어서, 제어 유닛은 위상에 대한 주파수의 제어맵을 가지며, 제어 회로에 의해 생성된 출력 신호는 제어맵을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제14항에 있어서, 압전 변형 작동기는 블레이드 스프링 및 슈 조립체 중 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
제22항에 있어서, 센서 요소는 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력기 시스템.
체인-장력 전달 수단과 결합하는 적어도 하나의 편의 수단과,

편의 수단 및 체인-장력 전달 수단 조립체에 작동식으로 결합된 압전 변형 작동 수단과,

편의 수단 및 체인-장력 전달 수단 조립체에 결합된 센서 요소 수단에 의해 생성된 센서 신호를 수신하도록 구성된 제어 수단을 포함하며,

회로 수단은, 센서 신호가 소정의 주파수 또는 주파수 대역에서 편의 수단 및 체인-장력 전달 수단 조립체에 발생하는 진동과 관련된 제어 수단에 의해 수신될 때, 편의 수단 및 체인-장력 전달 수단 조립체에에서 감지된 진동을 효과적으로 저감하기 위해 내부에 진동 모멘트를 유발하도록 압전 변형 작동 수단과 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 체인 장력기 시스템.
체인 장력기 시스템에 체인 장력을 제공하고 진동을 저감하는 방법에 있어서,

동력 입력부에 연결된 적어도 하나의 구동 스프라켓 및 동력 출력부에 연결된 적어도 하나의 종동 스프라켓을 포함하는 복수개의 스프라켓과, 적어도 구동 스프라켓에 의해 당겨지는 몇개의 링크를 갖는 제1 스트랜드부 및 종동 스프라켓을 당기는 몇개의 링크를 갖는 제2 스트랜드부를 포함하는, 복수개의 스프라켓 둘레에 감겨진 체인을 제공하는 단계와,

고정 지지면 상에서 이동 가능하게 지지되는 하나의 단부를 갖고 체인에 장력을 충분히 제공하도록 스트랜드 상에 힘을 가하기 위해 체인 스트랜드 중 적어도 하나와 접촉하는 위치에 있는 마찰면을 포함하는 슈와, 슈와 결합하는 블레이드 스프링과, 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 작동식으로 결합된 압전 변형 작동 요소와, 압전 변형 작동 요소에 결합되고 블레이드 스프링 및 슈 조립체에 결합된 센서 요소에 의해 생성된 센서 신호를 수신하도록 구성된 회로를 포함하는 체인 장력기를 제공하는 단계와,

체인을 이동시키는 스프라켓 둘레에서 체인을 회전시키는 단계와,

소정의 주파수 또는 주파수 대역에서 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 진동에 응답해서 센서 요소로부터 회로로 센서 신호를 공급하는 단계와,

압전 변형 작동 요소 내로 공급될 때, 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 감지된 진동을 상쇄하고 소산시키는 압전 변형 작동 요소 내의 진동 모멘트를 효과적으로 유발하도록, 회로를 이용하여 전압과 주파수와 위상을 갖는 전기 에너지를 생성하는 단계와,

장력기 내의 진동을 효과적으로 소산시키기 위해 압전 변형 작동 요소로 전기 에너지를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 회전 단계에 앞서, 제어될 체인 장력기의 블레이드 스프링 및 슈 조립체 진동의 소정 공진 주파수 또는 주파수 대역으로 동조된 수동 아날로그 공진 회로로서의 회로를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 회전 단계에 앞서, 압전 변환기 감지 요소를 포함하는 것으로서의 센서 요소를 선택하는 단계와 압전 변형 작동 요소로 공급되는 피드백 전압을 생성하도록 구성된 수동 아날로그 공진 회로를 포함하는 것으로서의 회로를 선택하는 단계를 더 포함하며, 피드백 전압은, 제어될 진동으로 인한 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 응력과 변형을 상쇄시키는 압전 변형 작동 요소의 진동 모멘트를 효과적으로 발생시키기 위해, 압전 변환기 감지 요소에 의해 공급되고 블레이드 스프링 및 슈 조립체의 소정 주파수 또는 주파수 대역의 진동으로 인한 전압을 역전시키는 회로에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 회전 단계에 앞서, 압전 변형 작동 요소와 압전 변환기 감지 요소를 일체형 전자기 압전 변환기 모듈에서 서로 평행하게 배열하고, 상기 모듈을 블레이드 스프링의 표면에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 회전 단계에 앞서, 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서의 굽힘 진동이 소정 주파수 또는 주파수 대역으로 발생하는 곳에 위치된 것으로 사전 결정된 블레이드 스프링의 최대 변형점에 인접해서 블레이드 스프링에 압전 변형 작동 요소를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 체인 장력기에서의 능동 진동 제어를 제공하는 제어 유닛을 제공하는 단계를 더 포함하며, 제어 유닛은 센서 요소로부터 수신되고 블레이드 스프링 및 슈 조립체에서 감지된 진동 주파수를 가리키는 센서 신호를 처리하고, 제어 유닛은, 블레이드 스프링과 스프링 조립체에서 감지된 진동을 효과적으로 상쇄하고 소산시키기 위해, 진동이 그곳으로 공급될 때, 그곳에 결합된 압전 변형 작동 요소의 진동 모멘트를 효과적으로 유발하기 위해 전압과 주파수와 위상을 갖는 전기 에너지를 생성하도록 제어 회로 및 마이크로프로세서 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제34항에 있어서, 제어 유닛 제공 단계는 동력 공급원에 의해 동력을 받는증폭기를 포함하는 단계를 더 포함하며, 증폭기는, 체인 장력기의 진동이 증폭기로부터 압전 변형 작동 요소로 전기 에너지를 인가함으로써 제어되도록, 제어 회로의 출력부에 결합된 입력부와 압전 변형 작동 요소로 전기 에너지를 인가하기 위한 출력부를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.